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晶界是晶体材料微观结构中的重要组成部分，对材料的力学性能、物理性能和化学性能都有着重要的影响。晶界相变是指晶界结构在一定条件下发生转变的现象。以往的研究主要集中在多组分体系中观察晶界相变，而对单质金属中的晶界相变研究较少。研究方法
研究发现
研究意义
首次在单质金属中观察到晶界相变。
揭示了晶界相变的动力学过程。
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图1. 两种共格晶界相变的HAADF-STEM图像。a，近对称Σ19b [111]晶界（具有（178）晶界平面）处相变的概览图。多米诺（Domino）结构和珍珠（Pearl）结构（或晶界相）分别以红色和蓝色突出显示。晶界的总取向差约为48°，与对称取向的倾斜偏差约为1°。b，右侧晶界相变的放大图，突出显示了两个晶界部分的结构单元的差异。c，邻近Σ19b [111]晶界处的晶界相变，取向差约为47°，下部晶粒的晶界平面为（011），上部晶粒的晶界平面为（279）。d和e分别展示了邻近晶界的多米诺结构和珍珠结构的特写图像。所有图像的比例尺均为1 nm。
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图2. 演化晶界结构搜索和聚类分析预测了Σ19b (178)[111] 晶界的珍珠（Pearl）和多米诺（Domino）晶界相。a. 生成的结构的晶界能量与插入原子数的关系图，插入原子数计算为 (178) 体平面的分数。实线连接了具有不同原子数的最低能量结构。b. 生成的结构的过剩体积与过剩晶界应力 τ11 的关系图。c. 生成的结构的过剩晶界应力 τ22 与过剩晶界应力 τ11 的关系图。使用 k 均值聚类算法自动识别晶界性质 τ11 和 τ22 空间中的两个聚类。蓝色和红色对应的两个聚类分别对应于珍珠相和多米诺相。b中的插图给出了多米诺相和珍珠相的最低能量结构。d. 晶界能量与原子数的关系图（如a所示），其中点分配给珍珠相或多米诺相。箭头分别指示珍珠相和多米诺相的基态结构。最低能量配置具有相同的原子数。
作者
这项工作的第一作者是来自德国马普所的Thorsten Meiners博士。来自美国Lawrence Livermore国家实验室的Timofey Frolov教授和德国马普所的Christian H. Liebscher教授是该论文的共同通讯作者。Meiners, T., Frolov, T., Rudd, R.E. et al. Observations of grain-boundary phase transformations in an elemental metal. Nature 579, 375–378 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2082-6
编译：贺君敬 博士
