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武汉理工大学材料科学重要突破:定量表征无序材料新工具登上Nature子刊
发布时间:2025-07-09 15:40:16         点击:0

新闻网讯近日,**武汉理工大学**材料复合新技术全国重点实验室傅正义院士团队、纳微结构研究中心桑夏晗研究员在**定量会聚束电子衍射(QCBED** 领域取得重大研究进展。相关成果以“Revealing disorder parameter and deformation electron density using electron diffraction”为题,发表于国际顶尖学术期刊 **《自然·通讯》(Nature Communications****武汉理工大学**材料复合新技术全国重点实验室为论文第一通讯单位,桑夏晗研究员为唯一通讯作者。材料示范学院(微电子学院)直博生林蔚骁与材料学院纳米科学与工程专业博士新生薛泽帆为共同第一作者。

 破解无序材料表征难题

在高熵合金、功能氧化物等前沿材料中,原子层面的晶格、电荷、轨道和自旋**局域无序**会破坏晶体周期性,深刻影响材料性能。精确测定这种无序引起的局域电荷密度变化,是理解材料构效关系的关键。QCBED技术虽在有序晶体表征中表现出色(兼具纳米分辨率与高精度),但其能否有效应用于**周期性被破坏的无序材料**,是领域内长期存在的挑战。

创新方法揭示微观奥秘

针对这一挑战,研究团队创造性地将 **多束离轴(MBOZAQCBED实验方法** **布洛赫波框架下的相干势近似(CPA)理论** 相结合。他们成功地在纳米尺度下,同步精确定量了化学有序的L10-FePd与化学无序的γ-FePd合金的**无序度、德拜-沃勒因子以及成键电荷密度**。研究发现:

化学无序显著增大了材料德拜-沃勒因子中的**晶格畸变**部分。

化学无序对材料的**平均成键电荷密度**影响甚微。

基于含随机原子分布超胞模型的**密度泛函理论(DFT)计算**验证了上述结论,并进一步揭示了铁(Fe)与钯(Pd)原子间电荷转移会随**局域化学环境**动态变化。

填补空白,提供强大新工具

这项研究**有力证实了QCBED方法在定量表征无序材料体系方面的适用性与准确性**,填补了无序材料精细化表征领域的一项关键空白。它为科学家们深入理解无序材料的构效关系、进而实现性能精准调控,提供了一种**强有力的纳米尺度表征新工具**

高水平研究赋能人才培养

桑夏晗研究员课题组长期聚焦于发展和应用先进电子显微学方法,深入解析无机功能材料的微观结构与性能关联。该团队在定量电子衍射、高精度实空间测量及原位定量电子显微学等前沿方向已取得一系列创新成果(如:Nature Communications, 2023, 14, 554)。相关研究工作获得了国家自然科学基金的资助。

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