首页
时事
民生
政务
教育
文化
科技
财富
体娱
健康
情感
更多
旅行
百科
职场
楼市
企业
乐活
学术
汽车
时尚
创业
美食
幽默
美体
文摘
电镜大牛潘晓晴教授,再发Science!
学术
2024-10-05 08:45
广东
【做计算 找华算】
理论计算助攻顶刊,50000+成功案例,全职海归技术团队、正版商业软件版权!
经费预存选华算,高至17%预存增值!
在纳米晶材料的晶粒生长、再结晶和塑性变形过程中,通常可以观察到近刚体的晶粒旋转。尽管经过了几十年的研究,晶粒旋转的主要机制仍然是个谜。
在此,
加州大学欧文分校
潘晓晴
教授,香港大学
David J. Srolovitz
教授和香港城市大学
韩健
教授等人
提出了直接的证据,表明晶粒旋转在铂(Pt)薄膜中是通过沿晶界的断开(具有阶梯和位错特征的线缺陷)运动而发生的。同时,利用最先进的原位四维扫描透射电子显微镜(4D-STEM)观察揭示了晶粒旋转和晶粒生长或收缩之间的统计相关性。这种相关性来自于剪切耦合的晶界迁移,这是通过断开运动发生的,通过原位高角环形暗场STEM观测和原子模拟辅助分析来证明。这些发现为纳米晶材料的结构动力学提供了定量的见解。
相关文章以“
Grain rotation mechanisms in nanocrystalline materials: Multiscale observations in Pt thin films
”为题发表在
Science
上。
研究背景
多晶材料是具有不同晶格取向的微晶的聚集体。在微观结构演化过程中,微晶(即晶粒)经历近刚体旋转。在多晶材料中,尤其是纳米晶材料中,在再结晶、塑性变形和晶粒生长过程中,已广泛观察到这种晶粒旋转。晶粒旋转极大地影响微观结构演变(例如改变晶粒生长动力学)并控制织构演变。
近刚体晶粒旋转已经根据各种晶界(GB)介导的过程进行了描述,例如GB位错爬升、GB
扩散、GB滑动、盘状偶极子动力学和剪切耦合GB迁移。虽然每种机制都可能在某些受限情况下发生,但哪种GB工艺最常主导刚体晶粒旋转仍然存在争议,特别是对于具有高角度GB的晶粒。由小角度GB分隔的晶粒旋转可以用GB位错爬升来描述。 此描述不适用于GB位错未明确定义的更常见的非特殊高角度GB。在GB扩散模型中,长距离质量传递是速率限制的,因此不适用于室温下广泛观察到的金属中的快速晶粒旋转。虽然GB滑动可能发生在双晶中,但多晶中的三重结(TJ)严重限制了滑动。剪切耦合GB迁移可能能够解释涉及大角度GB的晶粒旋转。剪切耦合GB迁移的机制是断开在GB上的成核和传播(断开是具有阶跃和位错特性的GB线缺陷)。然而,没有实验证据支持断开运动与晶粒旋转之间的相关性,尽管现象学理论已经表明刚性体晶粒旋转的可能性是通过断开运动。为了揭示晶粒旋转的主要机制,应在多晶样品的原子尺度和统计水平上建立断开活性与晶粒旋转之间的定量相关性。
主要内容
作者通过多尺度原位扫描透射电子显微镜(STEM)方法展示了毛细管诱导的晶粒生长过程中断开介导的晶粒旋转的原子尺度和统计实验证据。同时,进行了原子尺度成像,以使用原位高分辨率高角度环形暗场STEM(HAADF-STEM)定量地将每个GB迁移与退火过程中的断开运动相关联。然后,进行了微观结构尺度的观察,以使用最先进的原位四维 STEM (4D-STEM)技术验证晶粒生长或收缩之间的相关性,进行了原子模拟以协助解释实验观察结果。本文的结果不仅为多晶中近刚体晶粒旋转提供了定量见解,还展示了多尺度原位TEM在解决关于原位TEM研究对原子尺度机制的代表性的争论方面的巨大潜力。
图
1
:
GB
迁移和晶粒旋转的原位观察。
图
2
:同时进行的断开运动和晶粒旋转的原子尺度观察。
图
3
:晶粒同时生长和旋转的微观结构尺度观察。
在本文的研究中,作者通过思考退火中哪个微观机制是近刚体晶粒旋转的基础的问题。基于实验观察,可以看到由于晶粒内部没有发生滑移,并且所有GBs都是高角度的,因此可以忽略所有基于晶体内部位错运动的解释。虽然观察到GB扩散、滑动等,并且可能有助于晶粒选择,但这些不是定量的机理描述。断开描述类似于用位错运动来描述晶体的塑性变形,而不是简单地将其描述为原子重排。当然,任何位错活动都必须涉及原子重排。本文的工作进一步证明了在纳米晶材料中近刚体晶粒旋转(一种GB介导的过程)中断开活性的主导地位。值得注意的是,外部应力晶粒选择驱动的已在文献中广泛报道。相比之下,本文在无压力、毛细管驱动的晶粒生长的背景下研究了晶粒选择。虽然预计应力可以直接驱动断开运动和晶粒旋转,但毛细作用只有在发生剪切耦合时才能诱导晶粒旋转。此外,虽然本研究侧重于单元素系统,但预计所报道的晶粒旋转机制适用于合金,为新材料的设计和开发提供见解,例如,成分复杂的材料或高熵合金。
文献信息
Yuan Tian, Xiaoguo Gong, Mingjie Xu, Caihao Qiu, Ying Han, Yutong Bi, Leonardo Velasco Estrada, Evgeniy Boltynjuk, Horst Hahn, Jian Han*, David J. Srolovitz*, Xiaoqing Pan*,
Grain rotation mechanisms in nanocrystalline materials: Multiscale observations in Pt thin films
,
Science
,
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk6384
🌐
做计算,找华算
🌐
🔧 我们提供全面的服务,涵盖:催化、电池、材料、生物医药、化学、能源等领域的多尺度理论计算解决方案,提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。
🎯我们的理论计算服务,累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果,计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
👉 点击阅读原文加我,探索更多优惠💖
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzMjM0NDYwOA==&mid=2247569334&idx=1&sn=95a74e036663c8266db39139d58c8930
MS杨站长
华算科技-杨老师讲Materials Studio,DFT计算,分子模拟建模,分子动力学
最新文章
深圳大学,最新Nature Nanotechnology!投稿到接收,刚好1年!
创纪录!最低能耗!西工大&太原理工,最新Angew!
新型催化剂!青岛科大王磊&赖建平,新发AEM!
审稿人一致好评!他,回国6年获「国家杰青」,现任大学常务副校长,新发第19篇Nat. Commun.!
【Lammps】计算发顶刊!Science子刊:基于不同酚类单体的微孔聚芳酯膜用于高效有机溶剂分离
【免费公开课】全流程实操解析过渡态计算,一堂课理清 QE与VASP 计算差异!
首次报道!150次,98.8%!哈工大&上海空间电源研究所,最新EES!
近100%产率!清华王训&刘清达,最新JACS!
强强联手!华东师大「国家杰青」&湖大「国家高层次人才」,最新Angew!
「国家杰青/长江特聘/外籍院士」新发Nature子刊!
3.3万次循环!复旦夏永姚&浙师大黄健航,最新EES!
武汉理工李远志团队,最新AFM!
铁基催化,登顶Nature Catalysis!
【周四19点】直播揭秘:VASP vs QE,全面展示过渡态计算流程!
攻克过渡态计算难关:全流程实操解析,一堂课理清 QE与VASP 计算差异!
中科院上硅所「国家杰青/国重首席科学家」黄富强团队,最新AFM!
4340次!郑大化工学院院长,联手清华「长江学者」,最新Angew!
北京化工大学「国家杰青」,最新AEM!
他,师从院士/杰青,博士毕业3年任清华副教授,7年获「国家优青」,新发JACS!
【MS答疑汇总】第七期!每周十道精选,MS小白福音!
200C,-60℃!打破传统!南开大学陈军院士,最新JACS!
IF=32.4!美国东北大学祝红丽,最新EES!
强强联手!西安交大&伍伦贡大学,最新Nature子刊!
仅3张图,一篇Nature Energy!
理论计算在电池研究中的10大应用与100+案例:吸附、扩散、反应机理、材料改性、界面、结构转变、SEI膜、谱学、电解质、相图计算
锂电池,再登Nature Materials!
他,大连理工「国家杰青」/国重副主任,新发Nature子刊!
746页Materials Studio官方手册、中文版、答疑手册!DFT入门必备!
新突破!安师大盛天&吴正翠,最新Angew!
中科院理化所吴骊珠院士,最新Angew!
武汉大学「国家杰青」,最新EES!
重磅!北航赵立东,第十篇Science!
美国辛辛那提大学刘巍教授,最新JACS!
他,C-H活化第一华人学者,华东师大校友,最新JACS!
重磅!崔屹院士,今日Science!
院士领衔!四川大学/深圳大学,最新Nature子刊!
下载链接!36小时Materials Studio视频:建模、自由能、过渡态、吸附能、结合能、能带、态密度、光学、声子、溶剂化等
国家能源集团,最新Nature!
挂185个作者!全球最大的搜索引擎公司,发Nature!
迄今最高!中科院物理所Nature!
她,「国家优青」,博士毕业三年任985教授,联手院士导师,新发Nature Chemistry!
免费赠送!160页VESTA软件保姆级教程手册!
4页PDF回复审稿人,打破质疑!他,「国家杰青」,联手新晋「国家优青」,再发Nature子刊!
师徒联手!吉大崔小强,联合港城大,最新AFM!
强强联手!北大「国家杰青」&中科大,新发Nature子刊!
杰青领衔!厦门大学,最新Science Advances!
10000个晶体结构CIF文件:MOF、MXenes、催化、电池、二维材料、钙钛矿、金属、纳米管等!
一天三篇Nature!钙钛矿太阳能电池!
FE达150%!南工大陈宇辉&南大闫世成,最新Nature子刊!
IF=38.1!2个人,一篇Nature顶级综述!
分类
时事
民生
政务
教育
文化
科技
财富
体娱
健康
情感
旅行
百科
职场
楼市
企业
乐活
学术
汽车
时尚
创业
美食
幽默
美体
文摘
原创标签
时事
社会
财经
军事
教育
体育
科技
汽车
科学
房产
搞笑
综艺
明星
音乐
动漫
游戏
时尚
健康
旅游
美食
生活
摄影
宠物
职场
育儿
情感
小说
曲艺
文化
历史
三农
文学
娱乐
电影
视频
图片
新闻
宗教
电视剧
纪录片
广告创意
壁纸头像
心灵鸡汤
星座命理
教育培训
艺术文化
金融财经
健康医疗
美妆时尚
餐饮美食
母婴育儿
社会新闻
工业农业
时事政治
星座占卜
幽默笑话
独立短篇
连载作品
文化历史
科技互联网
发布位置
广东
北京
山东
江苏
河南
浙江
山西
福建
河北
上海
四川
陕西
湖南
安徽
湖北
内蒙古
江西
云南
广西
甘肃
辽宁
黑龙江
贵州
新疆
重庆
吉林
天津
海南
青海
宁夏
西藏
香港
澳门
台湾
美国
加拿大
澳大利亚
日本
新加坡
英国
西班牙
新西兰
韩国
泰国
法国
德国
意大利
缅甸
菲律宾
马来西亚
越南
荷兰
柬埔寨
俄罗斯
巴西
智利
卢森堡
芬兰
瑞典
比利时
瑞士
土耳其
斐济
挪威
朝鲜
尼日利亚
阿根廷
匈牙利
爱尔兰
印度
老挝
葡萄牙
乌克兰
印度尼西亚
哈萨克斯坦
塔吉克斯坦
希腊
南非
蒙古
奥地利
肯尼亚
加纳
丹麦
津巴布韦
埃及
坦桑尼亚
捷克
阿联酋
安哥拉