凝聚態無序物質在極端條件下的結構和物性研究

《凝聚態無序物質在極端條件下的結構和物性研究》是依託浙江大學，由蔣建中擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：凝聚態無序物質在極端條件下的結構和物性研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：蔣建中
• 項目類別：聯合基金項目

項目摘要

凝聚態無序物質在日常生活、高科技產業和國防建設中發揮著極其重要的作用。極端條件無序物質結構以及物性是目前國際基礎科學研究的前沿問題。本項目將採用先進原位高溫,高壓同步輻射等實驗技術和先進的理論模擬手段，系統地開展高溫下無序合金液體的原子電子結構隨溫度變化行為的研究, 測量其密度、電阻率、膨脹係數和熱電勢等物理性能, 揭示高溫合金液體結構與物理性能之間的相關性;系統地開展高壓極端條件下無序合金原子電子結構的變化行為,測量電阻率隨壓力的變化關係,從原子和電子兩方面揭示無序合金中非晶態相變的機理;採用先進原位拉伸同步輻射技術,系統地開展拉伸高應力場極端條件下無序合金中原子電子結構的變化行為，觀測無序合金中剪下帶的形成和發展過程，揭示無序合金材料的脆性本質，為設計新型高強韌組合的無序合金材料提供理論支持,研發出1-2種具有優異綜合性能的新型無序合金材料。

結題摘要

本科學研究項目時間為2010年1月至2013年12月，在本項目執行期間，研究工作基本按計畫進行，課題組成員相互交流，充分發揮各自的優勢，積極認真地從事於本項目所計畫的各項任務，利用國內外先進的實驗研究手段，例如美國阿貢國家實驗室APS和德國漢堡國家實驗室DESY同步輻射原位高壓X射線衍射（XRD）、同步輻射X射線吸收精細結構分析（XAFS），在電鏡中原位拉伸和理論計算模擬（蒙特卡羅方法和第一性原理分子動力學）等技術，系統地對鈰基金屬玻璃合金體系原子電子結構、高壓行為以及高壓和低溫性能方面進行研究，同時還開展不含f電子無序體系的研究工作。本項目第一次揭示了金屬玻璃中可以存在長程拓撲有序，該成果發表在2011年美國Science期刊上，拓寬了人們對玻璃結構的傳統理解和認識。從實驗上第一次直接地揭示了鈰基金屬玻璃中4f電子在高壓下的非局域化轉變導致非晶多形態相變的電子機理，該成果發表在Phys Rev Lett期刊上。第一次在不含f電子Ca-Al無序合金體系中發現非晶多形態相變，該成果發表在2012年隸屬於Nature出版集團旗下的Scientific Reports。解釋了無序二氧化矽玻璃在高壓下氧邊X射線吸收譜第二特徵峰的出現原因，即高壓下矽原子3d空軌道和氧原子2p軌道的雜化作用，該成果發表在2012年隸屬於Nature出版集團旗下的Scientific Reports。設計合成了彈性極限高達約7%金屬玻璃膜材料，該成果也發表在2012年隸屬於Nature出版集團旗下的Scientific Reports。設計合成了世界上最大銅模直接澆鑄製備金屬玻璃合金材料：73毫米鋯基合金體系和具有彎曲縮性的新型Zr基金屬玻璃材料。同時，還發現了加熱誘導的金屬熔體中的近鄰原子間距收縮的新現象，該研究成果發表在國際頂級期刊美國科學院院刊(PNAS)上。