导读:非晶态材料没有长程有序,但在近程(2-5?)、中程(5-20?)甚至更长的尺度上有有序结构。虽然正多面体和半正多面体在非晶材料中经常被发现为短程有序,但中程有序的性质仍然是难以捉摸的。因此,很难确定在非晶态材料和它的晶体对应物之间是否存在任何中等范围或更长长度尺度的结构联系。此外,非晶态材料通常结晶成不同成分的阶段,具有非常不同的底层结构构建块,进一步使问题复杂化。在此,作者捕获了Pd-Ni-P非晶合金中的中间晶体立方相,并揭示了中程顺序的结构,一个长度为12.5?的六元三棱柱簇(6M-TTP)。发现6M-TTP可以周期性地封装到几十纳米以形成立方体相。实验观察提供了Pd-Ni-P合金中非晶相和晶态相在中等长度尺度上的结构联系的证据,并表明是6M-TTP团簇的连通性区分了晶体和非晶相。这些发现将揭示非晶材料的结构在延伸的长度尺度上超过了短程秩序。
和短程顺序(SRO)一样,中程顺序(MRO)也是玻璃材料的一个关键特征。虽然已有各种SRO的报道,但不幸的是,在无序材料中MRO的实验观测受到拓扑和化学秩序的复杂性的阻碍。基于纳米束电子衍射和从头算分子动力学模拟,报道了Zr66.7Ni33.3金属玻璃中SRO多面体的共享方案。利用反蒙特卡罗计算方法,建立了铁硼MGs材料的MRO结构模型。然而,对MRO原子结构的直接成像尚未得到证实。其主要困难在于由于无序而导致在较长距离尺度上缺乏散射对比度。在本文中,作者显示了多组分金属准金属MGPd41.25Ni41.25P17.5中的六元三棱镜(6M-TTP)MRO结构的直接成像。6M-TTP可以以有序的方式打包到几十纳米,并形成一个立方体相。该发现与在硅和碱性硼酸玻璃中发现的MRO结构相似,这表明中等长度尺度上的有序结构可能是玻璃材料的普遍特征。
在此,南京理工大学材料学院/格莱特研究院兰司教授(一作、共通讯)与香港城市大学物理系王循理教授(共通讯)、美国阿贡国家实验室先进光源任洋资深研究员(共通讯)、南京航空航天大学博士生朱力(共一)、东莞市香港城市大学研究院吴桢舵研究员(共一)、中科院物理所谷林研究员(共一)等合作,研究了一种连接晶态与非晶态的中程结构基序。相关研究成果以题“Amedium-rangestructuremotiflinkingamorphousandcrystallinestates”发表在国际著名顶刊Naturematerials上。
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