學術報告 49
題目: [極端室學術論壇(49)] 多維原子成像-確定非晶物質原子結構
時間: 2021年04月02日 14:00
地點: 物理所D樓210會議室
報告人: 周繼寒 教授

北京大學化學與分子工程學院

報告摘要:

原子是組成物質的基本單元。原子在三維空間的排布決定了物質的物理化學性質。精確定位原子的三維位置對于在原子尺度上認識材料結構與功能尤為重要。 X 射線衍射晶體學在確定完美晶體的三維原子結構上取得了重大成功,然而完美晶體在自然界中極少存在,很多材料的性能取決于空位、表面重構、點缺陷、晶 界缺陷、位錯等缺陷的原子結構,更不用提金屬玻璃等一大類非晶物質的性能直 接來源于無序結構的排列,基于晶體學的平均方法無法準確獲得這些缺陷原子和 無序結構的排列。這些非完美晶體的結構還可能在外界刺激下(例如加熱、應力 等等)演變成不同的結構,而這些動力學過程目前在原子分辨尺度下的變化尚不 清楚。報告人在四維原子分辨尺度上觀測鐵鉑材料中晶體早期成核過程,在單原 子的水平上跟蹤了金屬合金納米顆粒的隨著外界退火刺激下不同時間的變化,并 且揭示了顆粒中不同晶核在不同時間存在著成長、波動以及消融等多種情況。這 一工作跟蹤了“前所未見”的成核過程——捕獲原子在四維原子分辨率下的重排。 報告人首次利用實驗手段測量非晶物質的原子坐標,在單原子尺度定量分析體系 的短程和中程有序結構,展示了原子分辨的多維電子重構成像技術在探索非晶物 質及其轉化,例如結晶過程、玻璃化轉變等重大問題的潛力。

報告人簡介:

2009 年和 2014 年在北京大學化學學院獲得化學學士學位和高分子化學與物 理博士學位(導師:梁德海教授),在此期間主要研究高分子物理與聚電解質復 合。2011 年至 2012 年在牛津大學物理學院 Sonia Contera 博士課題組從事原子力 顯微學研究。從 2014 年到 2020 年在加州大學洛杉磯分校物理與天文學院(合作 導師:Jianwei Miao 教授)以及勞倫斯伯克利國家實驗室國家電鏡中心從事博士 后以及助理項目科學家研究,在此期間開發原子分辨四維電子重構成像方法首次 跟蹤晶體早期成核過程并完成對非晶物質的三維原子坐標的首次實驗測量。2020 年 11 月加入北京大學化學與分子工程學院任助理教授、研究員,課題組組長(PI)。 目前主要研究興趣是發展高精尖的化學測量學技術,特別是原子分辨多維成像技 術,用于精準獲取物質在三維原子分辨尺度下組成、分布、結構與性質及其時空 變化規律,從而解決物理、化學以及材料科學領域的傳統難題。目前已發表 SCI 論文 40 余篇,其中以第一/共同第一作者身份發表論文 17 篇,包括兩篇 Nature。

邀請人:孫保安

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秘書 王燦

極端條件物理重點實驗室
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