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[交流] 上海交大团队关于金属玻璃空间非均匀性研究取得重要进展

近日，上海交通大学材料科学与工程学院的尖端物质结构研究中心团队在金属玻璃结构的空间非均匀性的研究取得重要进展。在中心主任陈明伟教授的指导下，朱凡博士和刘攀特别研究员等人通过埃尺度相干电子衍射表征出了金属玻璃空间非均匀性的结构起源。相关成果以上海交大为第一单位发表在11月20日刊出的《Physical Review Letters》上。论文题目为“Correlation between local structure order and spatial heterogeneity in a metallic glass”。

金属玻璃是一种通过快速冷却以抑制其熔体结晶而得到的非晶合金材料，其内部结构短程有序而长程无序。2016年朱凡等人通过调幅动态原子力显微镜（AM-AFM）等表征手段首先在金属玻璃中发现了结构的空间非均匀性，并揭示了空间非均匀性是金属玻璃中弛豫的结构起源（详见Nature Communications 7, 11516-2016）。然而由于原子力显微镜的技术限制，空间非均匀性的局部结构一直未得到实验上的解答。

基于以前的工作，研究人员首先用扫描透射电子显微镜确定了金属玻璃结构的空间非均匀性，然后通过埃尺度相干电子衍射（详见Science 341, 376-2013）表征出空间非均性中不同区域的局部短程结构。研究表明空间非均匀性由两种纳米尺度的区域构成。其中密度较高的区域主要包含类二十面体结构，另一种密度较低的区域其结构更为疏松但是包含了几何失稳的类晶体结构。这说明金属玻璃中的长程无序结构与两种短程序的协同作用相关。

该研究加深了对非晶体系结构不均匀性的认识，对理解玻璃转变、非晶形变机制等关键科学问题具有重要的科学启示。该项工作得到科技部973前沿项目、国家自然科学基金委非晶集团和重大设备项目等的资助。

论文链接：
1）https://journals.aps.org/prl/abs ... sRevLett.119.215501
2）https://www.nature.com/articles/ncomms11516
3）http://science.sciencemag.org/co ... /10/science.1232450

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