不均一なひずみ分布がペンタツインナノ粒子の離散化を引き起こす(Uneven Strain Distribution Induces Detwinning in Penta-Twinned Nanoparticles)

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2024-04-30 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

研究者たちは、ペンタツイン構造を持つ金ナノ粒子を電子ビーム下で観察し、ナノ粒子内での不均一なひずみ分布が転位の滑りや面誘導を引き起こし、最終的にデツイン現象が生じることを初めて直接確認しました。これにより、ナノ粒子のツイン構造とデツインプロセスを原子レベルで理解することが可能になり、金ナノ粒子のツイン制御とデツイン管理の精密な手法開発への道が開かれました。ツインナノ結晶は独特な物理的・化学的特性を持つため、材料設計において重要なパラメータです。

<関連情報>

不均一なひずみ分布がペンタツインナノ粒子の連続転位すべり、平面滑走、およびその後の脱ツインを誘起する Uneven Strain Distribution Induces Consecutive Dislocation Slipping, Plane Gliding, and Subsequent Detwinning of Penta-Twinned Nanoparticles

Miao Song, Jianming Cui, Colin Ophus, Jaewon Lee, Tianyu Yan, Kristen A. Fichthorn, and Dongsheng Li
Nano Letters  January 17, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03788

Abstract

Abstract Image

Twin structures possess distinct physical and chemical properties by virtue of their specific twin configuration. However, twinning and detwinning processes are not fully understood on the atomic scale. Integrating in situ high resolution transmission electron microscopy and molecular dynamic simulations, we find tensile strain in the asymmetrical 5-fold twins of Au nanoparticles leads to twin boundary migration through dislocation sliding (slipping of an atomic layer) along twin boundaries and dislocation reactions at the 5-fold axis under an electron beam. Migration of one or two layers of twin planes is governed by energy barriers, but overall, the total energy, including surface, lattice strain, and twin boundary energy, is relaxed after consecutive twin boundary migration, leading to a detwinning process. In addition, surface rearrangement of 5-fold twinned nanoparticles can aid in the detwinning process.

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