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溶质原子的界面偏聚会对材料的宏观性能起决定性作用，对材料界面结构和成分的研究一直是材料领域研究的热点之一。扫描透射电镜中的高角环形暗场像（HAADF-STEM）技术是过去十几年中在原子尺度研究界面溶质原子偏聚最常用的方法之一，其像强度与原子序数的平方成正比，可以在原子尺度直接揭示二元材料体系中原子序数较大的溶质原子在界面处的分布。然而，对于含有原子序数临近以及多种合金元素的材料，仅仅利用HAADF-STEM技术不能准确给出单一原子柱中原子的种类，通常需要与原子尺度的X射线能谱（EDS）分析技术相结合。轻合金的原子偏聚很容易被高能电子束破坏，一直以来不能直接获得单一原子柱的EDS图像。
聂建峰教授团队依托电镜中心的像差校正扫描透射电镜，发展出了适用于镁合金和铝合金的原子尺度X射线元素面分布技术。该论文报道了孪晶界面上一种新的溶质原子周期性偏聚现象（图1），即Nd和Ag原子分别占据Mg-Nd-Ag合金孪晶界面上的受拉和受压位置，并利用原子尺度的X射线元素面分布技术直接确定了Nd和Ag的分布。第一原理计算表明这种偏聚行为能更有效地钉扎孪晶界，并且能引起一种新的孪晶界迁移机制。
该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目的资助。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-10921-7
原子尺度HAADF-STEM及EDS图像揭示镁合金孪晶界中Nd和Ag原子周期性偏
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