《Science》子刊:浙江大学团队揭示BCC钨纳米线中的反孪生变形机制


发布时间:

2020-06-12

近日浙江大学电镜中心张泽院士、王江伟研究员团队与佐治亚理工学院的朱廷教授团队合作,利用泽攸科技的PicoFemto系列TEM-STM原位透射电镜样品杆,通过原位透射电镜纳米力学测试技术,首次在直径小于20 nm的钨纳米线(体心立方结构金属)中观察到反孪晶的成核和生长现象,并结合分子动力学理论模拟和密度泛函理论计算从理论上阐释了反孪生行为的发生机制。

近日浙江大学电镜中心张泽院士、王江伟研究员团队与佐治亚理工学院的朱廷教授团队合作,利用泽攸科技的PicoFemto系列TEM-STM原位透射电镜样品杆,通过原位透射电镜纳米力学测试技术,首次在直径小于20 nm的钨纳米线(体心立方结构金属)中观察到反孪晶的成核和生长现象,并结合分子动力学理论模拟和密度泛函理论计算从理论上阐释了反孪生行为的发生机制。该工作以"Anti-twinning in nanoscale tungsten"为题发表在Science旗下子刊《SCIENCE ADVANCES》上。DOI: 10.1126/sciadv.aay2792

原文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/23/eaay2792.full

反孪生过程中,相邻{112}面上发生连续的1/3<111>剪切,而不是普通孪生中反向的1/6<-1-1-1>剪切。这种原子尺度剪切路径的不对称性导致反孪生的出现比普通孪生变形难。他们发现,由于小晶体体积中塑性剪切载体的数量有限,在高应力下纳米尺寸的BCC晶体中,反孪生可以变得活跃。这项工作为研究小体积BCC晶体的尺寸依赖变形提供了新的思路,并对利用非常规变形机制实现纳米材料的高机械预成型具有指导意义。  

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图1 实验方法

在该实验中,钨针通过PicoFemto®原位TEM-STM电学测量样品杆的压电操纵模块准确对接另一侧的钨棒,在外加电压的作用下,两者在TEM内实现高精度的原位焊接,形成一根钨纳米线。纳米线形成后可以继续利用PicoFemto®原位TEM-STM电学测量样品杆的物性测量和机械加载功能对该纳米线进行原位测试和表征。

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图2 原位采集的TEM照片