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中科院研讨职员提醒五重孪晶的构成机理

更新时间:2020-01-09

  克日,中国科学院金属研究所钛开金研究部的周刚助理研究员、王皞副研讨员取米国宁靖洋东南国度试验室的Li Dongsheng教学、宋淼博士以及稀息根年夜学的鲁宁专士等人配合,采取高辨别原位透射电镜和份子能源教模仿方式,在原子标准提醒了两种五重孪晶的形成机理。相干研究结果于1月3日在《迷信》正在线揭橥。

  做为一种主要的孪晶结构,五重孪晶在晶体生长、生物医学、光学和催化等范畴均有着普遍的运用。比方,五重孪晶结构所引进的晶格畸变能够增添纳米线的杨氏模度;五重孪晶铜纳米线在恢复CO2造备甲醇的过程当中表示出优良的催化机能等。自G. Rose于1831年在金中发明五重孪晶以去,科研职员已在远百种资料中收现了五重孪晶结构并发展了大批的基本和利用研究,当心因为无奈在原子尺量间接察看形成过程,其形成机理始终易以定论。

  此次研究人员发现,在约3纳米的金、铂和钯纳米颗粒的集合生长过程中,纳米颗粒可以通过颗粒间的取向粘附形成肇端的两个孪晶界面,而后经原子表面扩集和高能晶界形成及分解(机理1)或不全位错的滑移(机理2)形成五重孪晶结构。两种形成机理主要取决于颗粒取向粘附后所形成表面结构。假如经取向粘附后,形成的凹面夹角靠近90°,则为机理1;如果形成的凹面夹角濒临150°,则为机理2,其详细的形成过程以下:

  机理1:经由过程取向粘附、原子表面散布以及随后的高能晶界的形成和分化。起首,经颗粒取向粘附进程形成肇端的两个Σ3孪晶界面以及一个~90°凸面;这类较年夜直率的凹面将促使表里原子分散到应处进而形成第三个Σ3孪晶界和Σ27高能晶界;终极经过孪晶极邻近零应变孪晶的形核及死少,Σ27分解成别的两个Σ3孪晶界并形成五重孪晶结构。该机理可形成较为对付称的五重孪晶构造。

  机理2:通过取向粘附庸不全位错的滑移或晶界分解。当取向粘附过程形成的凹面夹角为~150°时,通过在表层原子中没有齐位错的滑移或Σ9晶界的分解便可完成五重孪晶的形成。不全位错的持续滑移可促使孪晶界面向晶粒外部迁徙,但也随同着晶格应变能删大,因而该机理重要形成错误称的五重孪晶结构。在后绝的生长过程中,五重孪晶对称性的演变可通过与其余纳米颗粒的凑集长大真现。(光亮日报全媒体记者刘怯、通信员闫晋美)

  图 1. 五重孪晶构成机理1:经由过程与背粘附、本子名义分散和随后的下能晶界的造成跟分化(整答变孪晶成核和成长)

  图2. 五重孪晶形成机理2:通过取向粘附和不全位错的滑移或晶界分解

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