當兩個單獨的晶體對稱地共享同一晶格平面，即孿晶界(TB)時，就發生了晶體孿生。當5個TBs在平行于其公共軸[110]的直線上并發連接時，就會出現五重孿晶。在塊狀金屬樣品中，五重孿晶通常在與晶粒生長相關的嚴重塑性變形或退火條件下形成。在天然礦物和合成納米材料中，五重孿晶越來越常見，特別是在化學合成的面心立方(fcc)金屬納米顆粒中。這些獨特的五孿晶可以顯著地改變原子/電子結構，從而改變納米材料中的應力分布，為調整納米材料的物理、化學和機械性能提供了新路徑。因此，與單晶納米材料相比，五重孿晶納米材料經常被引入到納米器件中，用于光子、催化、傳感和儲氫等應用。然而，五重孿晶在高剪切應力條件下的內在變形行為尚不清楚。

      近日，浙江大學材料科學與工程學院王江偉研究員團隊利用原位電鏡技術的高分辨率和原位實時優勢，觀察、研究了五重孿晶的內在變形機制。發現五重孿晶經常通過協調的TB變形經歷結構破壞，導致在五聯體核心處產生重建的五邊形區域。重建的核心區主要是由TB沿不同方向的協調遷移(成核和生長)引起的，并由TB滑動(生長)加速形成。五重孿晶的這些固有變形行為為控制具有獨特性能的五重孿晶納米材料的形貌提供了可能。相關研究成果以“Penta-Twin Destruction by Coordinated Twin BoundaryDeformation” 為題發表在國際學術期刊Nano Letters上。浙江大學博士生陳映彬為本文作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02970

圖：實驗過程

  該實驗利用澤攸科技的PicoFemto?原位TEM-STM電學測量系統在透射電鏡內搭建了測試平臺，制備好的金絲分別被固定在樣品桿的固定端和移動端。進入電鏡后，原位桿在納米尺度準確將兩根金絲對接并且完成焊接，焊接后再對樣品施加剪切力并且高分辨原位觀測五重孿晶的變性機制。

圖：高分辨原位TEM觀測五重孿晶受剪切力作用下的變形機制

圖：模擬與仿真

圖：實驗中使用的澤攸科技原位樣品桿