马克斯·普朗克学会 无花果
1:元素铜中晶界相变的原子分辨率扫描透射电子显微镜图像
通过晶界结构搜索预测相应的晶界相
实验中观察到的晶界相变动力学通过分子动力学模拟来模拟
信用:克里斯蒂安·利布施尔，马克斯·普朗克艾森福松研究所有限公司 晶界是分离不同晶粒的工程材料中最突出的缺陷之一，决定了它们的强度、耐蚀性和失效性
通常，这些界面被认为是准二维缺陷，控制它们的性质仍然是材料工程中最具挑战性的任务之一
然而，50多年前，晶界可以经历相变的概念是由热力学概念建立的，但是它们没有被考虑，因为它们不能被观察到
医生
“高级透射电子显微术”小组的负责人克里斯蒂安·利布舍和他在MPIE马克斯·普朗克艾森福松研究所的团队成员现在发现了一种通过实验直接观察晶界转变的方法
美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的同事
S
研究人员在《自然》杂志上发表了他们最近的发现
他们的结果令人惊讶:“对全等变换的搜索具有在6+C维干草堆中寻找一根针的所有方面，”约翰·W说
Cahn，材料科学家和热力学专家
研究小组甚至发现了其中的两根“针”
“关键是利用MPIE的原子分辨率显微镜直接观察变化的界面
“我们没有预料到我们会看到晶界相变，但我们的结果清楚地表明，两种晶界图案以不同的原子排列共存
然而，晶界平面取向、微晶取向差和化学成分没有改变
通过这些观察，我们必须重新思考当材料暴露在温度和/或压力下时，界面是如何表现的
他和他的同事分析了纯铜薄膜，特别是通过原子分辨透射电子显微镜
通过这种方式，他们解开了晶界相，并用原子精度证明了它们的共存
相位可以被原子地描述为具有珍珠和多米诺骨牌结构的图案(见图
1)
医生
蒂莫菲·弗罗洛夫和博士
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的罗伯特·路德模拟了晶界相
他们使用了一种新颖的晶界结构搜索算法，该算法能够找到实验观察到的结构
此外，他们的有限温度分子动力学模拟探索了转化动力学
预测的结构不仅完全类似于实验观察，而且证明了晶界相可以通过改变温度或应力而相互转化
此外，模拟表明，晶界相结是一种以前没有考虑过的新型线缺陷，是速率控制的
“我们通过建模发现，转换的速度很大程度上取决于相位结的迁移
在短缺陷的情况下，完成从多米诺骨牌到珍珠结构的转换只需要几十纳秒
而当缺陷长度超过几纳米并且发生在500 K以下时，没有观察到转变
该出版物的第一作者，MPIE大学前博士生研究员
此外，晶界相的特征在于不同的性质，这决定了界面相如何移动，它们如何吸收杂质元素或它们如何机械变形
“因此，理解晶界如何转变为仍然无法解释的材料现象提供了一个新的视角，例如反常的晶粒生长，并为将界面转变视为材料设计元素铺平了新的道路，”教授说
格哈德·德姆，MPIE大学的主任
晶界或界面的不同状态会对材料的腐蚀行为、它们在催化条件下的行为产生强烈影响，甚至在微电子器件的失效中起重要作用
科学家们的目标是将目前的观察扩大到在不同温度、压力和杂质存在下进行的实验
目的是建立对这些相变的完整理解，从而能够通过整体晶界工程来设计材料特性
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
