北京
在纳米晶材料的晶粒生长、再结晶和塑性变形过程中，通常会观察到近刚体晶粒旋转。尽管进行了数十年的研究，但晶粒旋转的主要机制仍然是个谜。
近日，来自美国加州大学尔湾分校、香港大学、香港城市大学等单位的研究人员提供了直接证据，表明晶粒旋转是通过铂薄膜中沿晶界的断开运动（具有台阶和位错特征的线缺陷）发生的。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与晶粒生长或收缩之间的统计相关性。这种相关性源于剪切耦合晶界迁移，这是通过断开运动发生的，正如原位高角度环形暗场STEM观测和原子模拟辅助分析所证明的那样。这些发现为纳米晶材料的结构动力学提供了定量见解。
相关成果以“Grain rotation mechanisms in nanocrystalline materials: Multiscale observations in Pt thin films”为题发表在Science上。
论文链接：
图1 晶界迁移和晶粒旋转的原位观测
图2. 断开运动和颗粒旋转的同步原子尺度观测
图3. 晶粒生长和旋转的微观结构尺度观察
总的来说，准确确定材料如何变形是更好的工程和设计的关键，但某些过程，如晶粒刚体旋转背后的机制，一直难以分离出来。本研究使用四维透射电子显微镜研究了铂薄膜中纳米晶粒旋转背后的机制，确定了旋转的主要机制，以及旋转与晶粒生长或收缩之间的相关性，这些观察结果应该有助于我们更好地了解各种材料的机械性能。
来自微信公众号“材料科学与工程”。
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