Alleen al in de eerste paar maanden van 2024 verscheen het tijdschrift Nature heeft twee wetenschappelijke artikelen gepubliceerd, mede geschreven door Kun Luo, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker van de Iowa State University in materiaalkunde en techniek.

"Mijn onderzoek heeft tot doel de fundamentele mechanismen te ontrafelen die het gedrag van diverse materialen bepalen", schreef Ken Luo in een korte biografie, "en daarmee de weg vrijmaakt voor de ontwikkeling van innovatieve en hoogwaardige materialen in verschillende industrieën."

Luo heeft een achtergrond in experimentele wetenschap en bestudeert superharde materialen met behulp van technieken uit de hogedrukfysica. Hij heeft ook expertise in theoretische simulaties met behulp van machine learning-tools om de microstructuren in materialen te ontdekken.

"Gedurende mijn carrière heb ik het belang van theoretische simulatie erkend bij het verklaren van de atomaire mechanismen achter het macroscopische gedrag van materialen", zei hij.

Bij Iowa State werkt hij "aan het blijven onderzoeken van de mechanismen achter materieel gedrag."

Voor deze twee Natuur studies (en nog een Natuur paper gepubliceerd in juli 2022, waarvan hij de eerste auteur was, "Coherent interfaces regeren directe transformatie van grafiet naar diamant"), gebruikte Luo dezelfde tools en technieken om bevindingen bij te dragen.

Hij begon met echte atomaire arrangementen, gebruikmakend van de beste beschikbare elektronenmicroscoopgegevens, die tweedimensionale beelden opleverden. Luo gebruikte die afbeeldingen om handmatig driedimensionale atoommodellen te construeren met computersoftware.

"Momenteel kunnen experimenten de evolutie van deze microstructuren in situ niet observeren tijdens faseovergangen, bewegingen of vervormingsprocessen", zei Luo. "Daarom kunnen effectieve computationele simulaties ons voorzien van een solide theoretische basis om de mechanismen achter deze verschijnselen bloot te leggen, wat uiteindelijk tot overtuigende conclusies kan leiden."

Luo zei dat de studie beschreven in Nature uit 2022 een artikel over de directe transformatie van grafiet naar diamant resulteerde in de ontdekking van een nieuw materiaal genaamd Gradia, een materiaal dat gepatenteerd is in de Verenigde Staten.

Gradia heeft mechanische en elektrische eigenschappen, zoals superhardheid en geleidbaarheid, die volgens Luo kunnen worden toegepast op nieuwe technologieën.

Hij zei de nieuwste Natuur papier over keramische materialen die kunnen worden gevormd en gegoten als metalen, kunnen toepassingen hebben als hittebestendige of isolerende structurele materialen.

Luo's atomaire structuurmodellen "zijn inderdaad instrumenten van de fundamentele wetenschap voor het blootleggen van nieuwe materialen", zei hij, "en tegelijkertijd openen ze de poorten naar meer praktische toepassingen."

Meer informatie: Yongjun Tian, ​​Boriumnitride-keramiek met gedraaide laag, hoge vervormbaarheid en sterkte, Natuur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07036-5. www.nature.com/articles/s41586-024-07036-5

Ke Tong et al, Structurele transitie en migratie van onsamenhangende tweelinggrens in diamant, Natuur (2024). DOI:10.1038/s41586-023-06908-6 www.nature.com/articles/s41586-023-06908-6

Journaalinformatie: Natuur

Aangeboden door Iowa State University