艾德思：Nature重磅四维空间观察晶体成核

研究背景

1/在许多物理和生物现象中,不管是从结晶,熔化和蒸发,还是到云的形成和神经退行性疾病的发生, 成核 都起着至关重要的作用

2/对于实验研究来说, 成核是一个非常具有挑战性的过程 ,特别是在其早期阶段,当几个原子或分子开始从母相形成新相时( 大家都知道这个问题,可没办法啊 )

3/尽管许多实验和计算方式已用于研究成核过程,但利用实验来确定三维原子结构和早期核的动力学几乎是不可能的

这种类似的公认性难题,背景介绍会很简单,只要能解决问题,干就完事了,只要成功,您就是实验室最亮的仔!

技术手段

1/本文使用

2/使用 FePt纳米粒子作为模型系统 ,通过观察发现早期核具有不规则形状,每个核具有一个到几个具有最大有序参数的原子的核,并且有序参数梯度指向是从核到核的边界

3/作者捕获了经历 生长,波动,溶解,合并和/或分裂 的相同核的结构和动力学,包括有序参数分布及其梯度调节

原子分辨率的电子断层扫描技术的研究已经有不少,但是怎样利用这项技术,并有效分析就非常的有挑战性,另外选模型也很重要,经典的晶体,稳定易观察,相对比较容易得到预期的结果!

图文赏析

图1/利用原子分辨率电子断层扫描技术捕获四维空间原子运动图像

图2/揭示异质成核位点

图3/实验观察相同的核在4D原子分辨率下经历生长,波动,溶解,合并和/或分裂

图4/有序参数的三维分布及其在代表核内的梯度

图5/Pt纳米颗粒的液-固相转变中的成核动力学的MD模拟

全文总结

1/本文通过 Pt的液-固相转变中的非均相和均相成核的分子动力学模拟 进一步验证实验观察的结果

2/本文的实验和分子动力学结果表明, 需要超越经典成核理论的新理论来描述原子尺度的早期成核 .

3/本文所报道的方式将为研究材料科学,纳米科学,凝聚态物理和化学中的许多基本问题提供很好的思路启发,能够探索更多具有挑战性的问题,例如相变,原子扩散,晶界动力学,界面运动,缺陷动力学和表面重建等( 如果有这项技术,就不要迟疑了,赶紧行动 )

4/新的表征技术的发展及应用,必将会对纳米领域的研究产生非常大的促进作用,因为纳米的尺度,是目前实验科学领域的一个极限挑战尺寸,中间会存在非常多的有意思的现象及结论,等待人们去挖掘!

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