非晶合金形成液体中空间不均匀动力学的电子相关显微镜成像观察

       过冷液体在原子排布涨落的动力学过程中表现出空间不均匀性。根据多数微观理论的观点,过冷液态经历玻璃转变时,弛豫时间和弛豫较慢区域的特征长度增加。对比而言,经典形核理论认为,液相在界面处会率先发生结晶转变。尺度动力学不均匀的长度尺度和时间尺度对于玻璃转变及液相结晶的形核生长问题至关重要。电子相关显微镜(ECM)可用于纳米尺度空间分辨率的液相动力学测量,它使用时间分辨的相干电子衍射来研究纳米尺度的液相动力学。


       近日,美国威斯康星大学麦迪逊分校Paul M. Voyles教授在Nature Communications发表了题为“Spatially heterogeneous dynamics in a metallic glass forming liquid imaged by electron correlation microscopy”的研究论文。该团队借助亚纳米级分辨率的电子相关显微镜(electron correlation microscopy)直接实验观察到在Pt基非晶合金的过冷液态中, 动力学空间不均匀性随温度的变化情况。实验得到的四点时空关联函数显示动力学关联长度在冷却至玻璃转变点的过程中增加,且动力学关联长度随弛豫时间的函数关系与Adam-Gibbs理论、不均匀模量耦合理论和玻璃转变的随机一级相变理论都得到很好的符合。同时,实验证明纳米厚度的近表面层的存在,其比块体内部的弛豫时间要快几个数量级。


      总的来说,文章报道了使用暗场电子相关显微镜来直接测量Pt基合金纳米线的过冷液相中的动力学空间不均匀性。动力学通过随液相冷却到玻璃转变点而不断增长的长度和时间尺度来表征。纳米线也表现出近表面约1nm厚度的层中,明显表现出不同于块体的快动力学。近表面层的特征为液相在表面均匀结晶提供了有效机制,提出了与不均匀形核相反的观点。

文献链接:Spatially heterogeneous dynamics in a metallic glass forming liquid imaged by electron correlation microscopy(Nat.Commun.,2018,DOI: 10.1038/s41467-018-03604-2)

+1
1
发表评论
最新评论

点击加载更多
相关文章
Y含量对Mg-Zn-Y非晶合金性能的影响
日本工程师:思路一换,非晶电机跑车实现“四连冠”(下)
日本工程师:花了9年成功开发非晶DD电机并自驾跑车实现“四连冠”(上)

说正经-热文