國家自然科學(xué)基金重大項目“材料界面的亞埃尺度結構和材料性能”取得重要進(jìn)展
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發(fā)布時(shí)間：2016-11-24
2016年11月8日，國家自然科學(xué)基金重大項目“材料界面的亞埃尺度結構和材料性能”中期評估會(huì )議在華南理工大學(xué)舉行。經(jīng)過(guò)答辯和討論程序，與會(huì )專(zhuān)家一致認為該項目的研究工作取得重要進(jìn)展。
該項目基于象差校正電子顯微鏡所提供的獲取亞埃尺度界面原子構型的能力，選擇分別與界面電磁-力學(xué)-化學(xué)特性密切相關(guān)的目標材料，將界面組織結構與材料特性聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)發(fā)展基于亞埃分辨電子顯微學(xué)的應變場(chǎng)皮米精度測量方法，探索高空間和元素分辨的三維電子顯微學(xué)實(shí)驗技術(shù)，為物質(zhì)科學(xué)研究開(kāi)拓新的領(lǐng)域。項目執行三年以來(lái)，發(fā)表文章131篇，其中《自然》子刊8篇，《先進(jìn)材料》、《先進(jìn)功能材料》等 3篇，《納米快報》、《納米能源》、《納米技術(shù)》等4篇，《物理評論快報》2篇?！肮杓{米結構制備及其應用基礎研究”于2015年獲得教育部自然科學(xué)獎一等獎。項目取得的具體進(jìn)展如下：
一是實(shí)現氧化物薄膜及超晶格的高質(zhì)量制備和疇界面的剪裁調控，如在超低溫外延生長(cháng)鐵酸鋰（LiFe5O8）薄膜，并發(fā)現鑭鋇鈷氧（LaBaCo2O5.5+d）外延薄膜各向異性電學(xué)特性及氣敏特性等。
二是以亞埃分辨的電鏡技術(shù)揭示了多種鐵性材料，包括錳酸釔/氧化鋁（YMnO3/Al2O3）、鑭鍶錳氧/鈦酸鍶（La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3）、釔鐵石榴石-鉑（Y3Fe5O12(YIG)-Pt）、鐵酸鉍（BiFeO3）等的晶體缺陷與拓撲疇之間的關(guān)聯(lián)性。
三是用原子尺度的位錯和界面應力分析方法定量表征了材料界面結構、應變場(chǎng)與力學(xué)性能的關(guān)系，如闡明高溫低應力蠕變條件下鎳基單晶高溫合金葉片材料DD6的γ/γ￠相界演變中合金化元素錸（Re）和界面位錯網(wǎng)絡(luò )的交互作用；解釋了納米孿晶銅中當孿晶片層厚度減小到一個(gè)臨界尺寸（約為15 nm）以下時(shí)反而出現軟化的實(shí)驗現象等。
四是在原子尺度上觀(guān)察了若干能源與催化材料表面結構與生長(cháng)機制，如直觀(guān)看到貴金屬催化劑銠存在六方密排結構，并對其表面化學(xué)活性進(jìn)行了評估；原位揭示了鉑催化石墨烯氧化的機理；原位揭示了原子尺度下鎢催化劑氧化鎢（W18O49）納米線(xiàn)和三碲（硒）化二鉍（Bi2(Te, Se)3）拓撲絕緣體材料的生長(cháng)機理。
五是發(fā)展了三維電子顯微學(xué)和局域磁性測量技術(shù)，一部分是三維形貌電子顯微學(xué)與皮米精度電子顯微學(xué)，如僅用單張原子像精確重構出MgO晶體表面形貌，不但精度優(yōu)于單原子水平，而且可檢測出吸附在晶體表面的其他類(lèi)原子；另一部分是在透射電鏡中發(fā)展出了一套適用于不同晶體結構定量測量微納區域磁參數的一般方法。
