PRL－汪卫华小组等－铈基非晶合金的形成机理研究

最近，中科院物理所汪卫华小组和美国North Carolina大学Wu Yue研究小组合作，采用核磁共振NMR 27Al 方法系统研究了微量元素Co掺杂对Ce基非晶形成能力的影响。 研究结果证明铈基非晶材料是由Al为中心的二十面体cluster密堆组成的，这些cluster 的几何对称性对非晶形成能力有重要影响。微量元素Co掺杂对Ce基非晶形成能力的影响与Al原子所在位置的对称性Co掺杂影响而显著改变相关联，这表现为27Al NMR 测得的四极矩频率随着Co掺杂明显下降。该项结果对于人们从微观结构的角度认识非晶合金的形成能力，探索新的非晶材料具有重要意义。相关结果发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 99，095501 (2007))上。该项工作得到国家基金委，中国科学院的资助。
 
非晶形成的机理以及热力学、动力学和结构对非晶形成能力的影响是材料科学的重要问题之一，目前也是非晶材料和物理领域研究的重点方向之一。非晶合金材料是由小于1nm的颗粒(cluster或building block)密堆组成的，这种结构和其形成能力密切相关。微量掺杂是探索新的非晶材料，改进非晶材料性能的有效方法。汪卫华小组于2005年研制出铈基金属非晶材料(金属塑料)［Phys. Rev. Lett. 94，205502(2005)］，这类非晶材料的形成能力和物理性能对微量元素的掺杂非常敏感。0.2%的过渡金属元素的掺杂可将Ce-基非晶合金的临界形成尺寸从1-2毫米增加到10毫米，同时非晶的弹性性能等物理、力学性能也有明显的改变。