Wetenschap
Een ongelijkmatige spanningsverdeling veroorzaakt ontvlechting in penta-verbonden nanodeeltjes
Verbonden nanodeeltjes hebben gebieden met duidelijke symmetrie die hetzelfde kristalrooster delen, gescheiden door een duidelijke grens. Het veranderen van de tweelingstructuur kan de eigenschappen van de nanodeeltjes beïnvloeden, waardoor het controleren van twinning om op maat gemaakte nanomaterialen te creëren een actief onderzoeksgebied wordt.
Onderzoekers bestudeerden penta-verbonden gouden nanodeeltjes onder een elektronenstraal en observeerden voor het eerst direct het wegglijden van gedeeltelijke dislocaties. Gecombineerd met moleculaire dynamica-simulaties ontdekte het team dat een ongelijkmatige spanningsverdeling over de twee eenheden dislocatie-slipping, vlakgeleiding en uiteindelijk ontvlechting in de nanodeeltjes veroorzaakt.
Het onderzoek is gepubliceerd in Nano Letters .
Verbonden nanokristallen hebben unieke fysische en chemische eigenschappen, waardoor twinning een belangrijke parameter is bij het ontwerpen van materialen. Het ontwikkelen van praktische benaderingen voor het controleren van twinning en twinning-structuren vereist inzicht in twinning en detwinning op atomair niveau, wat momenteel ontbreekt.
Door de structuur en transformaties in penta-verbonden nanodeeltjes nauwkeurig te visualiseren en deze informatie te interpreteren met behulp van simulaties op atomaire schaal, konden onderzoekers de wisselwerking tussen oppervlaktediffusie, trekspanningsrelaxatie, morfologische evolutie en ontvlechting duidelijker gedetailleerd beschrijven. Dit inzicht kan toekomstige inspanningen helpen bij het beheersen van twinning en onttwinning in gouden nanodeeltjes.
Tweelingstructuren bezitten verschillende fysische en chemische eigenschappen vanwege hun specifieke configuraties. Twinning- en onttwinningsprocessen worden echter niet volledig begrepen op atomaire schaal.
Door in situ transmissie-elektronenmicroscopie met hoge resolutie en moleculair dynamische simulaties te integreren, ontdekten onderzoekers dat trekspanning in asymmetrische vijfvoudige tweelingen van gouden nanodeeltjes leidt tot migratie van tweelinggrenzen door dislocatieverschuiving (het wegglijden van een atoomlaag) langs tweelinggrenzen en dislocatiereacties. op de vijfvoudige as onder een elektronenbundel.
Energiebarrières regelen de migratie van een of twee lagen van de tweelingvlakken. Relaxatie van de totale energie, inclusief oppervlakte-, roosterspanning en tweelinggrensenergie, na opeenvolgende tweelinggrensmigratie, leidt tot een ontvlechtingsproces. Bovendien kan de herschikking van het oppervlak van vijfvoudig gekoppelde nanodeeltjes helpen bij het ontvlechtingsproces.
Door de processen die twinning op atomair niveau beïnvloeden beter te begrijpen, kunnen onderzoekers de structuur en eigenschappen van gekoppelde nanodeeltjes nauwkeuriger controleren.