香港城市大学 在适度的电子束辐照加热45分钟后，超薄金纳米带中的“瑞利不稳定性”变得更加显著
然而，4H晶相仍然保持
学分:香港城市大学 最近由香港城市大学领导的一项研究发现，具有独特六方(4H型)晶相的超薄金纳米带在加热下表现出“类似液体”的行为，但其六方晶体结构保持稳定
这为这种新型金属纳米材料的热稳定性提供了见解，并促进了未来实际应用的发展
由于其小于10纳米的特征尺寸，超薄金属纳米结构具有不同于块状金属和规则金属纳米结构的有利性质
它们被认为是未来纳米电子学和催化的有前途的载体
特别是在2015年北京大学化学系纳米材料讲座教授胡教授和张华教授的早期研究中首次报道的具有异常亚稳六方(4H型)相的超薄金纳米带，在等离子体和电催化析氢反应等催化应用中比通常的面心立方(FCC型)相金纳米结构具有更高的潜力
然而，这些应用涉及高温下的反应和功能，并且这种类型的金纳米带在加热下的相稳定性还没有得到很好的研究
最近，由北京大学机械工程系副教授博士和美国麦吉尔大学教授张博士组成的研究团队，利用先进的原位透射电子显微镜技术，成功地揭示了超薄4H金纳米带在高温下的热响应
在适度加热下，形状发生变化，但晶相保持不变 4H超薄金纳米带在400K以下适度电子束辐照加热下出现“瑞利不稳定性”，但4H晶相保持稳定
根据研究小组的发现，在400K左右(约127℃)通过受控电子束辐射进行数十分钟的适度加热后，4H金纳米带的几何形状发生了明显变化——从平滑形状变为正弦曲线形状
这种形状的变化被称为“坪-瑞利不稳定性”，最初的意思是下降的液体流倾向于使它们的表面积最小化，并因此由于表面张力而分裂成稳定的液滴流
正弦形状是一股气流分裂成液滴的中间阶段
“瑞利不稳定现象最初是在流体中发现的，但最近在一些高温下加热的金属纳米结构中发现了这种现象
然而在这项研究中，对于4H金纳米带，在低加热温度下观察到了瑞利不稳定现象
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他进一步阐述了“纳米尺度金属结构中原子扩散和表面能优化的增加是瑞利不稳定性几何演化的主要机制
在这种情况下，对于尺寸小于10纳米的超薄纳米金属，表面原子占其总体积的比例相对较高
因此，表面原子的扩散对其整体形状的影响比更大(或更大)尺寸的金属结构的影响大得多
因此，加热时形状的变化更为显著
" 研究小组还发现，为了在保持总体积不变的情况下减小表面积，金纳米带的带状形状在加热时通常倾向于变成圆柱形，这是纳米带样品的一个显著特征
电子束辐照前后形状演变示意图
可以推测，在瑞利不稳定过程中，表面金原子将扩散并向厚度方向迁移，以最小化表面积
因此，厚度，我
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颈缩部分(t1)和膨胀部分(t2)都增加
学分:香港城市大学 但令研究小组惊讶的是，尽管金纳米带具有类似液体的瑞利不稳定性变形行为，但其4H亚稳态相是稳定的，在整个适度加热过程中保持固态晶体结构，没有任何相变
“它处于一种既有固体又有液体的有趣状态，内部原子保持在周期性的晶体有序结构中，但其表面原子可以在大范围内快速流动，并像液体一样改变其几何形状，”博士说
鲁这样描述
这是首次在超薄金纳米带和Dr
鲁认为这也可能是其他超薄金属纳米结构中的普遍现象
高温下不可逆的相变 研究小组进一步研究了4H金纳米带在高温下的相稳定性
他们观察到，当温度达到800K(约527℃)时，金纳米带开始逐渐从4H相转变为面心立方相
温度的进一步升高加速了相变
当温度升高到约900K(约627℃)时，整个纳米带几乎完全转变为面心立方相
随着温度的降低，相变是不可逆的
超薄的4H金纳米带发生相变，绿色部分表明NRB正经历从4H到面心立方的相变
相变从边缘开始，并在整个横截面上继续扩展
学分:香港城市大学 这一发现提供了对具有独特4H相的超薄金纳米结构的性质和热稳定性的更好理解
这将有助于在纳米电子学、等离子体和涉及高温操作的催化方面的未来实际应用的发展，”张教授说
该团队将扩展对其他贵金属(如铂)超薄纳米结构特性的研究，以探索更多的应用潜力
研究结果发表在科学杂志《物质》上，标题为“超薄4H六边形金纳米带的热效应和瑞利不稳定性”
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