在合金系中發現新的固體物質形態

2020-12-04 中國日報網

北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室教授何戰兵與北京大學化學學院教授孫俊良、瀋陽金屬研究所研究員馬秀良、瑞士蘇黎世大學教授沃特·斯陶爾合作，在Al-Cr-Fe-Si合金系中發現一種新的固體物質形態。近日，該研究成果發表於《晶體學報A卷》。

這種新的物質形態與鋁基十次準晶的結構相關，由周期排列的結構塊之間鑲嵌非周期結構塊形成。如水火不相容一樣，周期平移性是準晶體和傳統晶體最本質的區別之一。何戰兵等發現的這種新的物質形態同時具有傳統晶體材料的周期平移對稱性和準晶體的準周期性，將晶體和準晶體結構上的矛盾巧妙融合在一起。

研究者們通過透射電子顯微學，特別是能達原子級分辨的球差矯正透射電子顯微鏡的研究，在Al65Cr15Fe10Si10 和Al60Cr20Fe10Si10合金中發現了這種不同於任何已知物態的新奇物質形態。該物態周期排列的結構塊之間卻鑲嵌著一些非周期排列的結構塊，且整個結構的傅立葉變換圖上的強衍射斑點呈現明顯的十次對稱，說明其結構與十次準晶體的結構密切相關。

由於其周期格子及非周期性鑲嵌結構塊的多樣性和靈活性，因而該物質形態豐富多變。由於周期性結構塊的存在，這種結構不屬於準晶體，但其生成過程與準晶體及其近似相特有的相位子缺陷密切相關。該類物質態也不同於常見的非周期調製結構、一維管狀主—客結構及關聯無序冰結構，屬於一種新的物質形態。

雖然該類物質形態目前僅在合金中發現，但其結構特性不局限於合金體系，也可以存在於別的體系中，如有機材料、納米自組裝材料、多孔材料等，具有廣泛性，代表著一種新的固體物質形態。（記者溫才妃）

來源：《中國科學報》

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