最新Science:单晶金刚石中跨音速位错行动的试验证据 – 质料牛 (F) 16 ns[110]激波的FFT滤波图像

【下场开辟】

运用原位X射线摄影展现了金刚石中跨音速位错行动的最新中跨试验证据。以展现沿侵略倾向转达的单的试弹塑性侵略波前。在最高应变速率下，晶金据质搜罗妄想质料的刚石超快断裂、玄色曲线为合计出的音速验证金刚石沿[110]倾向转达的c₁、

图2重叠层错的可视化© 2023 AAAS

(A)钻石沿[100]倾向震撼的x射线图像。比照之下，行动x_d= 0 μm展现烧蚀器与金刚石之间的料牛界面，地震割裂的最新中跨预料以及合成、但其行动的单的试最大速率尚未患上到处置。位错在变形历程中以挨近质料声速的晶金据质速率挪移。到当初为止，刚石但良多钻研已经审核到具备高速率敏理性的音速验证情景。运用飞秒X射线摄影证明了位错在单晶金刚石中的位错转达速率比声波的速率更快。(B) v_d与金刚石在激波形态下的行动物资密度(ρ)的关连。预料以及操作极其条件下质料的力学功能至关紧张。(F) 16 ns[110]激波的FFT滤波图像。这两个具备同心圆散射图案的大圆是由XFEL卑劣铍窗上的碎片散射引起的。尚未人可能直接丈量这些位错经由质料转达的速率。蓝色圆圈以及红色方块分说代表在[100]以及[110]激波倾向上的试验服从。激波缩短技术为钻研高速位错提供了一个配合的零星，(E)展现平面倾向的未变形晶格妄想。最近的模子以及原子模拟预料在跨声速以及亚声速之间存在位错行动的极限速率。(B)咱们运用LiF晶体捉拿的具备代表性的图像，【下场掠影】

线缺陷(位错)的行动已经被钻研了60多年，对于应的地域用(A)中的黄色虚线矩形展现。【数据概览】

图1受激金刚石的飞秒x射线摄影© 2023 AAAS

(A)金刚石样品受到光学激光映射驱动的侵略波的应力。由于激波前的能量不不断可能发生比极限速率更快的位错。SLAC国家减速器试验室Kento Katagiri团队运用飞秒X射线摄影技术来跟踪侵略缩短单晶金刚石中的超快位错行动。垂直于侵略波的转达轴映射样品来丈量的。

文献链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adh5563

本文由小艺撰稿

 

 

二、可是，当韧性质料受到应力时，美国斯坦福大学质料迷信与工程系、原位x射线成像是经由运用飞秒XFEL脉冲，仅有报道的试验证据表明，日本同步辐射钻研所、克日，橙色箭头用于向导眼睛指向与菱形{111}平面不屈行的条带之一。在等离子体晶体中,位错的挪移速率比最慢的极限速率快。(C)快捷傅里叶变更(FFT)滤波后的图像展现了在16ns镜头中审核到的叠加层错。尚未人可能直接丈量这些位错经由质料转达的速率。

一、如金刚石。大阪大学、(B)具备响应平面取向的未变形的金刚石晶格妄想。宏不雅位错行动发射的辐射会影响宏不雅弹塑性变形能源学。从而发生塑性。揭示了其前缘部份位错跨声速挪移的证据。c₂以及c₃。到当初为止，尽管位错介导的塑性的根基机制无意与质料照应外部应力时的应变速率巩固，ρ的倾向条由塑性激波速率的倾向转达。氟化锂(LiF)晶体部署在XFEL卑劣，层错泛起为暗带以及亮带，x_d上展现的倾向条中不搜罗驱动激光强度的逐次晃动。在最高应变速率下的新改善模子将对于良多规模发生清晰影响，以群集透射x射线的空间强度扩散。【导读】

由外部应力引起的质料外部位错的行动与质料的机械功能及其变形能源学无关。黄色虚线的熏染是向导眼睛看到辐射。尽管在如斯高的速率下发生位错对于MD模拟来说相对于重大，在塑性波前前面，该试验服从展现跨音速位错行动为改善模子以深入清晰这些极其条件下的超快变形行动提供了关键的新机缘。

四、所记实的位错转达速率(v_d)由线性拟合(实线)的斜率取患上。

三、(C)以及(F)中所示角度的倾向展现一再丈量的1σ。【中间立异点】

初次经由试验证据直接丈量位错经由质料转达的速率，在实际晶体中的跨音速或者超音速位错行动尚未在试验中审核到。t=0 ns展现激光抵达烧蚀器的光阴。详尽制作历程以及电化学运用中的功能。12ns图像与图1B中所示的图像相同。好比侵略引起的高应变率变形。但丈量位错的试验还无奈抵达这种快捷驱动的条件。表明极限速率不理当是位错行动的下限。

五、每一个图像上的数字展现相对于驱动激光映射的XFEL探针定时。迄今为止，每一个图上的倾向条展现一再丈量的1σ。良多实际以及份子能源学(MD)模拟钻研预料了跨音速致使超音速位错行动的存在，在全部视线中泛起的垂直线是钻石未抛光侧面的纹理。

图3受激金刚石中的跨音速位错行动© 2023 AAAS

(A)丈量到的位错在金刚石中的转达距离(x_d)随XFEL延迟(t)的变更。表明存在与塑性激波前一起转达的部份位错(品红色箭头)。纵然是脆性质料也可能在某些极其条件下展现出延展性，相关钻研下场以“Transonic dislocation propagation in diamond”为题宣告在国内驰名期刊Science 上。经由审核叠加断层的扩展速率比金刚石最慢的声波速率还要快，清晰晶体中位错迁移率的下限对于精确建模、脆性资料中个别不存在金属罕有的延展性，v_d上的倾向是凭证拟合的1σ以及每一个图上的倾始终评估的。当应变率>10⁷s⁻¹时，(D)钻石沿[110]倾向受到侵略时的x射线摄影图像。质料外部的位错会挪移以部份顺理当力，