固體熔化是一種重要的自然現(xiàn)象,近一個世紀(jì)以來一直為人們所關(guān)注。研究低維材料(包括納米顆粒、鑲嵌粒子、納米多層膜等)的熔化,不但對深化熔化機制的研究有重要價值,而且對這類新型材料熱穩(wěn)定性的提高及其應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。中國科學(xué)院金屬研究所盧柯研究員等在國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號:59625101,59771019,59841001,59801011)資助下,開拓了低維材料的熔化與過熱研究領(lǐng)域,取得多項創(chuàng)新性的研究成果。
1.在多種體系中用實驗證實,鑲嵌粒子的熔化和過熱取決于它與基體之間的界面結(jié)構(gòu)。低能共格或半共格界面會導(dǎo)致粒子過熱,而無規(guī)界面則使熔點下降。
2.提出過熱固體的均勻形核災(zāi)變理論和過熱的動力學(xué)極限模型,根據(jù)模型推算的多種純金屬過熱結(jié)果與實驗和計算模擬結(jié)果相吻合,這一動力學(xué)極限模型推動了過熱理論的發(fā)展。
3.實現(xiàn)二維納米薄膜的過熱,首次在實驗中獲得了約束納米薄膜的熱力學(xué)過熱現(xiàn)象(過熱度達6K),并據(jù)此提出固體過熱的抑制熔體生長理論。
上述結(jié)果發(fā)表在Phys Rev Lett,得到了國內(nèi)外同行的高度好評和廣泛引用,使我國在該領(lǐng)域的研究居于顯著的國際地位。主要完成者盧柯被授予國際亞穩(wěn)定納米材料年會(ISMANAM)金質(zhì)獎?wù)拢⒈谎堊珜懺擃I(lǐng)域的評述論文。
圖1 具有不同界面結(jié)構(gòu)的納米In粒子(在Al基體中)熔點隨粒子尺寸的變化。 |