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中科院研讨职员展示五重孪晶的构成机理

作为一种紧张的孪晶结构,五重孪晶在晶体倒退、生物医学、光学和催化等规模均有着普及的使用。比如,五重孪晶结构所引入的晶格畸变可以增进纳米线的杨氏模量;五重孪晶铜纳米线在复原CO2制备甲醇的历程中默示出优秀的催化机能等。自G. Rose于1831年在金中发明五重孪晶以来,科研职员已在近百种材料中发了然五重孪晶结构并展开了年夜量的基本和使用研讨,但因为无奈在原子尺度直接不雅察看构成历程,其构成机理一向难以定论。

这次研讨职员发明,在约3纳米的金、铂和钯纳米颗粒的聚积倒退历程中,纳米颗粒可以经由过程颗粒间的取向粘附构成肇始的两个孪晶界面,然后经原子外貌分散和高能晶界构成及分化(机理1)或不全位错的滑移(机理2)构成五重孪晶结构。两种构成机理首要取决于颗粒取向粘附后所构成外貌结构。要是经取向粘附后,构成的凹面夹角接近90°,则为机理1;要是构成的凹面夹角接近150°,则为机理2,联系我们其详细的构成历程如下:

 

机理2:经由过程取向粘附和不全位错的滑移或晶界分化。当取向粘附历程构成的凹面夹角为~150°时,经由过程在表层原子中不全位错的滑移或Σ9晶界的分化即可完成五重孪晶的构成。不全位错的接连滑移可促使孪晶界面向晶粒内部迁移,但也陪伴着晶格应变能增年夜,是以该机理首要形身不同错误称的五重孪晶结构。在后续的倒退历程中,五重孪晶对称性的演变可经由过程与其他纳米颗粒的聚积常年夜完成。(亮光日报全媒体记者刘勇、通信员闫晋丽)

机理1:经由过程取向粘附、原子外貌分散以及随后的高能晶界的构成和分化。首先,经颗粒取向粘附历程构成肇始的两个Σ3孪晶界面以及一个~90°凹面;这种较年夜曲率的凹面将促使外貌原子分散到该处进而构成第三个Σ3孪晶界和Σ27高能晶界;终极经由过程孪晶极临近零应变孪晶的形核及倒退,Σ27分化成此外两个Σ3孪晶界并构成五重孪晶结构。该机理可构成较为对称的五重孪晶结构。

图 1. 五重孪晶构成机理1:经由过程取向粘附、原子外貌分散以及随后的高能晶界的构成和分化(零应变孪晶成核和倒退)

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图2. 五重孪晶构成机理2:经由过程取向粘附和不全位错的滑移或晶界分化

即日,中国科学院金属研讨所钛合金研讨部的周刚助理研讨员、王皞副研讨员与美国承平洋西北国度尝试室的Li Dongsheng教授、宋淼博士以及密歇根年夜学的鲁宁博士等人合作,授与高判别原位透射电镜和分子能源学模仿要领,在原子尺度展示了两种五重孪晶的构成机理。相干研讨成就于1月3日在《科学》在线揭晓。

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