固体熔化是一种重要的自然现象,近一个世纪以来一直为人们所关注。研究低维材料(包括纳米颗粒、镶嵌粒子、纳米多层膜等)的熔化,不但对深化熔化机制的研究有重要价值,而且对这类新型材料热稳定性的提高及其应用具有重要的现实意义。中国科学院金属研究所卢柯研究员等在国家自然科学基金(批准号:59625101,59771019,59841001,59801011)资助下,开拓了低维材料的熔化与过热研究领域,取得多项创新性的研究成果。
1.在多种体系中用实验证实,镶嵌粒子的熔化和过热取决于它与基体之间的界面结构。低能共格或半共格界面会导致粒子过热,而无规界面则使熔点下降。
2.提出过热固体的均匀形核灾变理论和过热的动力学极限模型,根据模型推算的多种纯金属过热结果与实验和计算模拟结果相吻合,这一动力学极限模型推动了过热理论的发展。
3.实现二维纳米薄膜的过热,首次在实验中获得了约束纳米薄膜的热力学过热现象(过热度达6K),并据此提出固体过热的抑制熔体生长理论。
上述结果发表在Phys Rev Lett,得到了国内外同行的高度好评和广泛引用,使我国在该领域的研究居于显著的国际地位。主要完成者卢柯被授予国际亚稳定纳米材料年会(ISMANAM)金质奖章,并被邀请撰写该领域的评述论文。
图1 具有不同界面结构的纳米In粒子(在Al基体中)熔点随粒子尺寸的变化。 |