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陳明偉團隊對金屬玻璃空間非均勻性的研究 為揭示玻璃轉變等核心科學問題提供了啟示

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-11-26  瀏覽次數:4043
 非晶中國消息:最近,上海交通大學材料科學與工程學院的陳明偉教授帶領其研究團隊在金屬玻璃結構空間非均勻性方面的研究取得了重要進展。該團隊闡明了非晶體系空間非均勻性的結構起源,為揭示玻璃轉變、非晶形變機制等核心科學問題提供了重要科學啟示。其相關研究成果“Correlation between local structure order and spatial heterogeneity in a metallic glass” (DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.215501) 以上海交大為第一單位發(fā)表于物理學權威期刊《Physical Review Letters》。論文作者為尖端物質結構研究中心的朱凡博士和劉攀特別研究員。
圖1:埃尺度相干電子衍射示意圖

金屬玻璃是一種通過快速冷卻以抑制其熔體結晶而得到的非晶合金材料,其內部結構短程有序而長程無序。2016年,團隊通過調幅動態(tài)原子力顯微鏡(AM-AFM)等表征手段首先在金屬玻璃中發(fā)現了結構的空間非均勻性,并揭示了空間非均勻性是金屬玻璃中弛豫的結構起源(DOI: 10.1038/ncomms11516)。然而由于原子力顯微鏡的技術限制,空間非均勻性的局部結構一直未得到實驗上的解答。

圖2:金屬玻璃結構的空間非均勻性在亮區(qū)和暗區(qū)的埃尺度相干電子衍射花樣

基于以前的工作,研究人員通過埃尺度相干電子衍射(圖1, DOI: 10.1126/science.1232450)表征出了空間非均性中不同區(qū)域的局部短程結構。研究表明空間非均勻性由兩種納米尺度的區(qū)域構成。其中密度較高的區(qū)域主要包含類二十面體結構,另一種密度較低的區(qū)域其結構更為疏松,但包含了幾何失穩(wěn)的類晶體結構(圖2)。這說明金屬玻璃中的長程無序結構與兩種短程序的協(xié)同作用相關。該研究加深了對非晶體系結構不均勻性的認識,為人類正確認識非晶體系提供了關鍵性指導,同時也為揭示玻璃轉變、非晶形變機制等核心科學問題提供了重要的科學啟示。

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