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當(dāng)兩個單獨的晶體對稱地共享同一晶格平面，即孿晶界(TB)時，就發(fā)生了晶體孿生。當(dāng)5個TBs在平行于其公共軸[110]的直線上并發(fā)連接時，就會出現(xiàn)五重孿晶。在塊狀金屬樣品中，五重孿晶通常在與晶粒生長相關(guān)的嚴重塑性變形或退火條件下形成。在天然礦物和合成納米材料中，五重孿晶越來越常見，特別是在化學(xué)合成的面心立方(fcc)金屬納米顆粒中。這些獨特的五孿晶可以顯著地改變原子/電子結(jié)構(gòu)，從而改變納米材料中的應(yīng)力分布，為調(diào)整納米材料的物理、化學(xué)和機械性能提供了新路徑。因此，與單晶納米材料相比，五重孿晶納米材料經(jīng)常被引入到納米器件中，用于光子、催化、傳感和儲氫等應(yīng)用。然而，五重孿晶在高剪切應(yīng)力條件下的內(nèi)在變形行為尚不清楚。

      近日，浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王江偉研究員團隊利用原位電鏡技術(shù)的高分辨率和原位實時優(yōu)勢，觀察、研究了五重孿晶的內(nèi)在變形機制。發(fā)現(xiàn)五重孿晶經(jīng)常通過協(xié)調(diào)的TB變形經(jīng)歷結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致在五聯(lián)體核心處產(chǎn)生重建的五邊形區(qū)域。重建的核心區(qū)主要是由TB沿不同方向的協(xié)調(diào)遷移(成核和生長)引起的，并由TB滑動(生長)加速形成。五重孿晶的這些固有變形行為為控制具有獨特性能的五重孿晶納米材料的形貌提供了可能。相關(guān)研究成果以“Penta-Twin Destruction by Coordinated Twin BoundaryDeformation” 為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nano Letters上。浙江大學(xué)博士生陳映彬為本文作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02970

圖：實驗過程

  該實驗利用澤攸科技的PicoFemto?原位TEM-STM電學(xué)測量系統(tǒng)在透射電鏡內(nèi)搭建了測試平臺，制備好的金絲分別被固定在樣品桿的固定端和移動端。進入電鏡后，原位桿在納米尺度準確將兩根金絲對接并且完成焊接，焊接后再對樣品施加剪切力并且高分辨原位觀測五重孿晶的變性機制。

圖：高分辨原位TEM觀測五重孿晶受剪切力作用下的變形機制

圖：模擬與仿真

圖：實驗中使用的澤攸科技原位樣品桿