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(gè)單獨(dú)的晶體對(duì)稱(chēng)地共享同一晶格平面，即孿晶界(TB)時(shí)，就發(fā)生了晶體孿生。當(dāng)5個(gè)TBs在平行于其公共軸[110]的直線上并發(fā)連接時(shí)，就會(huì)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(zhǎng)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(lái)越常見(jiàn)，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?cè)?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(chǔ)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(shí)優(yōu)勢(shì)，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(guò)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(zhǎng))引起的，并由TB滑動(dòng)(生長(zhǎng))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(guó)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(guò)程
該實(shí)驗(yàn)利用澤攸科技的PicoFemto?原位TEM-STM電學(xué)測(cè)量系統(tǒng)在透射電鏡內(nèi)搭建了測(cè)試平臺(tái)，制備好的金絲分別被固定在樣品桿的固定端和移動(dòng)端。進(jìn)入電鏡后，原位桿在納米尺度準(zhǔn)確將兩根金絲對(duì)接并且完成焊接，焊接后再對(duì)樣品施加剪切力并且高分辨原位觀測(cè)五重孿晶的變性機(jī)制。
圖：高分辨原位TEM觀測(cè)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