清华新闻网4月22日电 玻璃于布局上差别在传统认知的晶体或者准晶，其原子或者份子于三维空间呈长程无序摆列，是一类广泛存于在天然界及工程运用和咱们一样平常糊口中的主要质料，也是今朝独一不管理论或者试验技能都没法切确描写其原子/份子堆垛布局的最为繁杂的一类质料。是以，玻璃态素质（包括玻璃布局及玻璃改变举动）被科学界认为是21世纪人类需要解决的125个要害科学问题之三木SEO-一。于浩繁玻璃质料家族中，金属玻璃是金属键占主导、布局最简朴的一类玻璃，成为研究玻璃态素质及玻璃改变征象的最主要的模子质料之一。然而，科学事情者迄今对于金属玻璃布局及玻璃改变举动的熟悉仍很是有限，缺少可以或许对于其深切探究的技能手腕及理论立异的切入点。但研究者遍及认为展现玻璃-玻璃改变举动对于熟悉玻璃态素质这一主要科学问题具备主要科学意义。

近日，清华年夜学非晶研究团队于金属玻璃-玻璃改变研究中取患了冲破性进展，发明于NbNiZrTiCo高熵非晶合金（或者称高熵金属玻璃）中于通例升温前提下存于清楚的玻璃-玻璃改变，而且陪同着近似在晶化改变的显著的热量开释（图1a），而改变先后均具备典型的非晶态布局。为了深切理解这类异样的玻璃-玻璃改变举动并展现其暗地里机理，清华年夜学邵洋副研究员、陈娜副研究员、姚可夫传授与北京高压科学研究中央的曾经桥石研究员及中国香港都会年夜学的刘锦川院士等开展了体系的互助研究，采用同步辐射（图1d,e）、透射电子显微镜（图1f,g,h,i）及三维原子探针平分析了玻璃-玻璃改变先后的布局/机能变化，进一步证明了该金属玻璃于改变先后均为玻璃态布局，但发生玻璃-玻璃转后，原子堆垛摆列的短程/中步伐布局发生显著变化，证明该金属玻璃从一种高能态玻璃改变为一种具备超凡热不变性的低能态玻璃。陪同布局上的显著变化，该超不变金属玻璃质料的硬度及杨氏模量也别离晋升近40%及10%，这为解决非晶合金范畴持久存于的要害科学问题即怎样构建金属玻璃布局与机能瓜葛并对于金属玻璃布局/机能举行有用调控提供了新的要领。研究团队还有发明高熵效应是引诱该金属玻璃中呈现玻璃-玻璃改变的主要影响因素，提出了研制具备这类玻璃-玻璃改变的高熵非晶合金的身分设计思绪及经验准则。并基在这一思绪，于新设计的两个高熵非晶合金中发明了近似的玻璃-玻璃改变征象，证明了该经验准则的普适性。研究成果为进一步研究玻璃-玻璃改变及展现玻璃态素质提供了理论依据及质料基础，为解决世纪难题“玻璃态素质”带来新的机缘。

图1 原始态（a）及TA退火后（b）的NbNiZrTiCo高熵非晶合金的比热（ΔCP）随温度变化,(a)中绿色部门为玻璃-玻璃改变放热量；X射线衍射（c），同步X射线衍射(（d）、（e）)，高分辩透射电子显微像及选区电子衍射（(f)、（h）：退火先后）、及高角环形暗场像阐发（(g)、（i）：退火先后）

4月21日，上述研究事情以“高熵引诱的金属玻璃中的玻璃-玻璃改变”（High-entropy induced a glass-to-glass transition in a metallic glass）为题，发表于《天然·通信》（Nature Co妹妹unications）上。清华年夜学质料学院2016级博士生栾亨伟、北京高压科学研究中央2017级博士生张鑫、江苏科技年夜学丁红瑜博士（姚可夫课题组已经卒业博士生）为论文配合第一作者，清华年夜学质料学院邵洋副研究员、北京高压科学研究中央曾经桥石研究员，清华年夜学质料学院陈娜副研究员及姚可夫传授为论文配合通信作者。到场该研究事情的作者还有包括中国香港都会年夜学刘锦川院士、栾军华博士及余晴博士，中国香港理工年夜学焦增宝博士，北京高压科学研究中央张飞博士，北京年夜学已经卒业硕士邵春霖，清华年夜学质料学院2018级硕士杨宜洁、2020级博士生卜利市、2019级博士生王冉宾、2014级博士生谷佳伦。该研究获得了国度天然科学基金面上项目、优异青年科学基金项目、江苏省青年基金及国度重点研发规划项目的撑持。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29789-1

供稿：质料学院

编纂：李西岳

审核：周襄楠

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