科學家們一直以來都假設晶體需要無缺陷才能承受其理論極限的力。超過了這個力，晶體就會出現斷層，從而出現塑性形變。

??但是現在一個來自普渡大學能源系的勞倫斯伯克利國家實驗室和Hysitron公司的研究小組發現情況并不是這樣。研究人員使用美國電子顯微國家中心（NCEM）的JEOL 3010原位透射電子顯微鏡，對納米材料進行高分辨的負載-位移測量，觀察納米體積的鋁在一個鉆石“納米硬度計”的壓力下產生的形變。

??這項研究的帶頭人，伯克利實驗室材料科學部門的Andrew Minor 說：“盡管人們都假設要達到理論極限的力，材料結晶必須完美，但是我們的結果證明這并不總是對的。真正的情況是很復雜的。我們發現許多缺陷在初始生長點積累。更令人驚奇的是，即使材料具有很高的缺陷密度，它還是能夠承受接近理論極限的剪切力。”

??以往科學家們都是通過間接證據來研究納米材料硬度測量的。人們只能在納米硬度實驗后，根據測得的力再對結果進行推測，這種事后的研究有其固有的局限性。

??現在這個研究組設計的獨特設備，可以顯示整個實驗過程。使用這臺設備，科學家們第一次能夠用兩種方式清楚地觀察納米硬度測量過程中的塑性形變的出現，并且能夠同時顯示機械參數和拍攝形變過程的錄像。

??Hysitron公司設計制造了電感力學傳感器，NCEM利用原位顯微鏡的樣品臺設計了樣品固定器，把二者整合起來，實驗小組建立起來這個原位定量納米硬度計。人類首次可以直接同時得到納米尺度形變的機械數據和錄像。

??Minor說：“以前多數研究工作有力-位移曲線而沒有錄像。在曲線上，一個很大的峰代表‘pop-in’事件，即通常認為的塑性形變的開始。而在錄像中，一般認為缺陷和位移的出現代表了‘pop-in’事件。我們發現，這兩個事件并不一定一致。事實上在許多納米硬度測量實驗數據中，實際的‘pop-in’事件前常常有些微弱信號，但是這些信號一般都被認為是噪聲而未被重視。”
??使用這個新設備進行納米硬度測量實時，先用一個鉆石探頭接近鋁單晶顆粒。探頭對晶體加力后，所加的力和探頭的位移被記錄下來。同時對應的晶體變化也被錄像記錄下來。

??在力-位移曲線中，有兩個小的瞬變過程對應于錄像中斷層的突然出現。第一個是本來純凈的晶體突然出現了缺陷。第二個是缺陷突然轉移。這些變化代表斷層斷裂、滑行到其他段、相互作用然后達到新平衡的過程。

??值得注意的是，盡管出現了斷層，晶體仍舊能夠承受接近理論極限的剪切力。Pop-in仍沒有出現。而當出現時，曲線和錄像上都有相應的反應。

??這項研究的成果對傳統的晶體初始變形理論是個挑戰。而且這項研究中，人們第一次能夠對彈性模量、力等基本參量進行直接研究，打開了納米機械學研究的新領域。