來源:本站 發布時間: 2016-03-04 10:25:01 瀏覽：3865次 字號: [大]
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一直以來，在凝聚態物理和材料科學領域有一個非常引人注目的科學謎團，即非晶金屬玻璃中的原子結構本質，這阻礙了科學家對非晶材料性能的認識，也延遲了科學家研發新型非晶材料的步伐。
日前，在國家自然科學基金項目和科技部“973”計劃項目的資助下，中國科學院物理研究所汪衛華研究組和中國人民大學物理系教授李茂枝研究組、北京大學工學院教授劉凱欣研究組在該領域進行合作，發現了金屬玻璃衍射數據當中所隱含的結構上的拓撲序，終于揭開了這一謎團的研究序幕。而他們的成果也被《自然》雜志子刊《自然—通訊》所接收發表。
邁出關鍵性一步
諾貝爾物理學獎得主p.w.anderson曾在《科學》雜志發表文章表示，玻璃及玻璃轉變的本質，可能是固體理論當中最為有趣、最深刻且尚未解決的問題之一。
金屬玻璃，又稱非晶態合金，是材料科學領域中的“后起之秀”。自從上世紀60年代美國加州理工大學教授duwez第一次在實驗室將其制備出后，一直受到各個領域科學家的廣泛關注。它也成為研究玻璃轉變及非晶態物質結構的模型體系。
此外，金屬玻璃的出現也為材料學界帶來了一座“金礦”。
“這個材料應用得比較廣，在我國有將近1000億元的市場。”汪衛華在接受《中國科學報》記者采訪時表示，塊體金屬玻璃這類材料應用前景極廣，可應用于材料、工程、能源、國防和航空航天等領域。比如變壓器里面的鐵芯，以前用的都是硅鋼，現在則主推使用這類材料，因為它的生產過程具有節約能源、噪音小、降低成本等優點；此外，塊體金屬玻璃是新一代穿甲彈的備選材料。
但是由于科學家未能掌握其結構的特征，不知道其原子的排列規律這成為長期以來這類材料發展的瓶頸。
李茂枝、汪衛華及其合作者經過近兩年時間，基于大量數據分析對比，加上計算機模擬等方法發現，金屬玻璃的衍射特征峰背后隱含著金屬玻璃中程序的結構信息。
“基于本領域科學家們大量的前期科研工作，在前人優秀科研成果的基礎上，我們又往前邁出了關鍵的一步。”北京大學工學院博士武振偉說，該研究成果同時為進一步深入認識和理解非晶材料衍射數據所隱含的微觀結構信息提供了新的分析方法和思路。
在中國人民大學物理系李茂枝看來，他們其實是在研究非晶結構內在的根源。“這樣的發現，使得我們可以從新的角度認識金屬玻璃的結構特征。”
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