浙江大學(xué)使用原位電鏡技術(shù)揭示五重孿晶的內(nèi)在變形機(jī)制
日期:2021-11-02
當(dāng)兩個單獨(dú)的晶體對稱地共享同一晶格平面,即孿晶界(TB)時,就發(fā)生了晶體孿生。當(dāng)5個TBs在平行于其公共軸[110]的直線上并發(fā)連接時,就會出現(xiàn)五重孿晶。在塊狀金屬樣品中,五重孿晶通常在與晶粒生長相關(guān)的嚴(yán)重塑性變形或退火條件下形成。在天然礦物和合成納米材料中,五重孿晶越來越常見,特別是在化學(xué)合成的面心立方(fcc)金屬納米顆粒中。這些獨(dú)特的五孿晶可以顯著地改變原子/電子結(jié)構(gòu),從而改變納米材料中的應(yīng)力分布,為調(diào)整納米材料的物理、化學(xué)和機(jī)械性能提供了新路徑。因此,與單晶納米材料相比,五重孿晶納米材料經(jīng)常被引入到納米器件中,用于光子、催化、傳感和儲氫等應(yīng)用。然而,五重孿晶在高剪切應(yīng)力條件下的內(nèi)在變形行為尚不清楚。
近日,浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王江偉研究員團(tuán)隊(duì)利用原位電鏡技術(shù)的高分辨率和原位實(shí)時優(yōu)勢,觀察、研究了五重孿晶的內(nèi)在變形機(jī)制。發(fā)現(xiàn)五重孿晶經(jīng)常通過協(xié)調(diào)的TB變形經(jīng)歷結(jié)構(gòu)破壞,導(dǎo)致在五聯(lián)體核心處產(chǎn)生重建的五邊形區(qū)域。重建的核心區(qū)主要是由TB沿不同方向的協(xié)調(diào)遷移(成核和生長)引起的,并由TB滑動(生長)加速形成。五重孿晶的這些固有變形行為為控制具有獨(dú)特性能的五重孿晶納米材料的形貌提供了可能。相關(guān)研究成果以“Penta-Twin Destruction by Coordinated Twin BoundaryDeformation” 為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nano Letters上。浙江大學(xué)博士生陳映彬?yàn)楸疚淖髡摺?/span>
原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02970
圖:實(shí)驗(yàn)過程
該實(shí)驗(yàn)利用澤攸科技的PicoFemto?原位TEM-STM電學(xué)測量系統(tǒng)在透射電鏡內(nèi)搭建了測試平臺,制備好的金絲分別被固定在樣品桿的固定端和移動端。進(jìn)入電鏡后,原位桿在納米尺度準(zhǔn)確將兩根金絲對接并且完成焊接,焊接后再對樣品施加剪切力并且高分辨原位觀測五重孿晶的變性機(jī)制。
圖:高分辨原位TEM觀測五重孿晶受剪切力作用下的變形機(jī)制
圖:模擬與仿真
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作者:澤攸科技