固體熔化是一種重要的自然現象,近一個世紀以來一直為人們所關注。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定性的提高及其應用具有重要的現實意義。中國科學院金屬研究所盧柯研究員等在國家自然科學基金(批準號:59625101,59771019,59841001,59801011)資助下,開拓了低維材料的熔化與過熱研究領域,取得多項創新性的研究成果。
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構。低能共格或半共格界面會導致粒子過熱,而無規界面則使熔點下降。
2.提出過熱固體的均勻形核災變理論和過熱的動力學極限模型,根據模型推算的多種純金屬過熱結果與實驗和計算模擬結果相吻合,這一動力學極限模型推動了過熱理論的發展。
3.實現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過熱現象(過熱度達6K),并據此提出固體過熱的抑制熔體生長理論。
上述結果發表在Phys Rev Lett,得到了國內外同行的高度好評和廣泛引用,使我國在該領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定納米材料年會(ISMANAM)金質獎章,并被邀請撰寫該領域的評述論文。
圖1 具有不同界面結構的納米In粒子(在Al基體中)熔點隨粒子尺寸的變化。 |