Кристаллизация, фундаментальный процесс в природе, состоит из двух основных этапов: зарождения и роста. Последний играет ключевую роль в формировании морфологии, размера и чистоты кристаллических материалов, что делает его предметом пристального изучения в научных исследованиях и инженерии дефектов.
Понимание механизмов роста кристаллов на атомном уровне долгое время было ключевой задачей в этой области. Для решения этой задачи команда исследователей из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук совместно с учёными из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в США и Международной иберийской нанотехнологической лаборатории в Португалии провела исследование на атомном уровне, чтобы выяснить, как такие факторы, как размер, плотность дефектов и пути сближения, влияют на рост кристаллов путём слияния. Их выводы были опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
Методы исследования
Используя передовые методы динамической визуализации in situ с помощью просвечивающего электронного микроскопа с коррекцией аберраций (AC-TEM) — инструмента, который обеспечивает точность на атомном уровне, — исследователи изучили постнуклеационный рост пятикратно сдвоенных (5-FT) золотых нанокристаллов при их слиянии в более крупные структуры.
Результаты исследования
Наблюдения показали два основных пути, по которым эти 5-FT золотые нанокристаллы растут путём слияния:
- При слиянии частицы превышают критический размер, они склонны формировать сложные структуры с множественным сдвоением.
Исследователи также определили факторы, помимо размера частиц, которые управляют слиянием:
- Начальная плотность планарных дефектов;
- Специфические пути сближения нанокристаллов друг с другом.
Эти факторы влияют на скорость роста и конечную структуру образующегося кристалла.
Кроме того, команда задокументировала подробную динамику процесса слияния на атомном уровне, включая промежуточные структуры, пошаговую миграцию границ зёрен и формирование или устранение сдвоенных областей (сдвоение и разудвоение).
Значение результатов
Эти данные предоставляют ценные сведения на атомном уровне для развития материаловедения и приложений в инженерии дефектов.
Предоставлено Китайской академией наук.