今日Science：定向附着通过形成和分解高能晶界诱导五重孪晶

【引言】

当两个具有相同晶格平面的晶体通过一定的对称作用而相互生长时，就会发生孪生现象。孪晶晶体是广泛存在于各种材料中，包括（例如金红石和纤锌矿）、金属（如铜铜（Cu），银（Ag）和金（Au））以及陶瓷（钛酸钡(BaTiO₃)）。孪生会导致影响物理和化学性质的各种结构和形态。例如，五重孪晶（5-FTs）的应力显著增加了纳米线的杨氏模量，而多晶铜纳米线在还原二氧化碳时表现出良好的甲烷选择性。多重孪生结构在晶体生长、机械工程、生物医学诊断、光学、催化等领域的应用受到广泛关注。

【成果简介】

今日，在美国太平洋西北国家实验室李冬生研究员团队（通讯作者）带领下，与中国科学院金属研究所、密西根大学和密苏里大学合作，使用原位高分辨率透射电子显微镜与分子动力学模拟相结合，证明通过重复定向附着〜3纳米金、铂和钯纳米粒子，发生了五重孪生。团队发现了两种不同的形成五重孪生纳米粒子的机制，这些机制是由应变的积累和消除驱动的。这伴随着晶界的分解，形成了一个特殊的双晶系，其净应变为零。这些观察能够对孪生过程进行定量描述。该机制为控制多种材料的孪生结构和形态提供了指导。相关成果以题为“Oriented attachment induces fivefold twins by forming and decomposing high-energy grain boundaries”发表在了Science。

【图文导读】

图1 Au NPs的OA处理后所得晶体结构的示意图

图2 通过OA，原子表面扩散以及ZST成核和生长后的5-FT形成机制1

图3 5-27形成前的Σ27振荡演化过程

图4 通过ZST分解Σ27，形成Σ34和Σ35

图5 通过OA和部分位错滑移形成的机制2

图6 通过机制1和2在Pd和Pt NP中形成5-FTs的实例

文献链接：Oriented attachment induces fivefold twins by forming and decomposing high-energy grain boundaries（Science，2019，DOI:10.1126/science.aax6511）

本文由木文韬翻译，材料牛整理编辑。

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