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杂志在线宣布了燕山大学亚稳资料制备技能与科学国家重点实验室高压科学中心田永君团队的最新效果。研讨人员体系地表征了纳米孪晶金刚石中3{112}/非共格孪晶界上共存的多种原子级构型，并原位记录了室温条件下由位错介导的界面结构改变和依赖于结构的界面搬迁行为。
燕山大学高压科学中心田永君院士、徐波教授和胡文涛研讨员为一起通讯作者，仝珂博士后、张祥博士和李子鹤博士为一起榜首作者。
在面心立方结构或金刚石结构的纳米孪晶资猜中，3{112}/非共格孪晶界(ITB)是一种常见的界面。在金属中，这种界面在孪晶厚度低于某一临界值时会敏捷搬迁，诱发去孪晶化进程，这也是导致纳米孪晶结构金属资料软化的要害原因。与金属资料不同，纳米孪晶立方氮化硼和纳米孪晶金刚石跟着孪晶进一步细化并没再次出现软化现象，资料的硬度继续添加。这标明3{112} ITB在共价资猜中具有迥异于金属体系的高稳定性。探明这种高稳定性的结构来历，关于了解纳米孪晶金刚石的继续硬化机制、开展高性能纳米孪晶结构资料具有重要意义。
为此，研讨人员运用球差校对扫描透射电子显微镜体系地表征了纳米孪晶金刚石3{112} ITB原子分辩的界面结构，并凭借电子辐照荷电效应所发生的机械应力，研讨了界面结构改变和搬迁进程及机制。他们发现，因为共价键的方向性和饱满性，以及sp2和sp3两种杂化态的存在，纳米孪晶金刚石中的3{112} ITB出现多种构型（两类镜面对称和非镜面对称，各三种），并表现出构型相关的不同搬迁方法：镜面对称构型可以直接进行长距离快速搬迁，其结构与行为特性与金属资猜中调查成果相似；而非镜面对称构型则以剪切耦合形式进行短距离搬迁。在应力效果下，不同构型的ITB可以终究靠位错介导机制彼此改变，然后影响界面的搬迁形式；但非对称构型与对称构型之间的改变涉及到界面两边刚移改变，受共格孪晶界的束缚而具有较高的改变势垒。因而，纳米孪晶金刚石中3{112} ITB主要以低能量、低搬迁率的非对称构型存在，即便在孪晶厚度低至约1 nm时仍然如此，因而导致了纳米孪晶金刚石的继续硬化行为。
图1. 纳米孪晶金刚石中3{112}/非共格孪晶界的原子级构型。a，典型的纳米孪晶金刚石晶粒，包括很多的{111}共格孪晶界（CTB）和{112}ITB；b，纳米孪晶金刚石中的典型{112}ITB；c-h，室温条件下共存的六种{112} ITB原子级构型；i，结构查找标明识别出的六种构型具有较低的界面能。
图2. 位错介导的界面结构改变。a-f，界面结构改变的两个典型实例；g，界面结构改变的类型及机制。
研讨人员结合旋进电子衍射和分子动力学模仿成果，进一步确认了界面结构改变所需的激活应力接近于金刚石中全位错发动所需的临界剪切应力，然后提醒了纳米孪晶金刚石中3{112} ITB高稳定性的结构来历。这项作业进一步阐释了纳米孪晶金刚石的继续硬化机理，也为研讨其韧化和室温塑性供给了新思路。此外，它进一步丰厚了人们对资料界面及其行为的知道，不只供给了共价资猜中界面室温结构改变和搬迁的直接信息，还为新式纳米孪晶资料规划及强韧化战略施行奠定了理论基础。
该项研讨作业得到国家自然科学基金、国家重点研制方案、河北省自然科学基金等项目的支撑。（来历：科学网）
