Использование Пико Фемто ® Исследовательские результаты, опубликованные на основе образцовых стержней «in situ», постоянно обновляются; в дальнейшем редакция будет и далее пополнять базу примеров применения продукции. Пропустившие предыдущие публикации преподаватели могут перейти на главную страницу официального аккаунта и нажать «Архив статей», чтобы ознакомиться с материалами. Также приглашаем всех подписаться на наш аккаунт — здесь вы найдёте актуальные новости из области электронной микроскопии, уникальные экспериментальные протоколы и высококачественные научные достижения. Присоединяйтесь к обсуждению и вместе с коллегами развивайте свои идеи!

Недавно команда академика Чжана Цзэ и исследователя Ван Цзянвэя из Чжэцзянского университета опубликовала в журнале «Nat. Commun.» результаты исследования под названием «In situ atomistic observation of disconnection-mediated grain boundary migration» (NAT. COMMUN. | (2019) 10:156). Исследователи в просвечивающем электронном микроскопе использовали… Пико Фемто ® Специально разработанный образцовый стержень для in situ‑механико‑электрических исследований позволил успешно осуществить in situ‑синтез и измерения различных металлических наноструктур. Полученные результаты служат надёжной экспериментальной основой для формирования полноценной теории деформации на границах зерен и, в свою очередь, открывают новые перспективы для улучшения механических свойств материалов.

Глубокое изучение механизмов миграции границ зерен имеет важное значение для регулирования механических свойств материалов. Как одно из распространённых явлений пластической деформации, миграция границ зерен широко описывается и привлекает значительное внимание. В частности, механизм миграции границ зерен, определяемый дисконнекцией, рассматривает явление перемещения границ зерен под действием касательных напряжений; эта теоретическая модель пользуется широким признанием и была подтверждена и уточнена в рамках молекулярно‑динамических симуляций. Однако для того чтобы получить более систематическое представление и углублённое понимание механизмов, действующих на границах зерен в процессе пластической деформации, необходимо обеспечить возможность непрерывного наблюдения за динамическим развитием атомной структуры на границах зерен под воздействием внешних напряжений.

В данной работе, опираясь на передовые методы in situ‑электронной микроскопии и молекулярно‑динамическое моделирование, на атомном уровне раскрыт универсальный механизм реверсивного перемещения границ зерен различной структуры под действием сдвигового напряжения, реализующийся за счёт зарождения дисконнекций, их скольжения и взаимодействия. Дальнейшие исследования показали, что тройные границы зерен в нанокристаллических материалах могут служить эффективными центрами зарождения дисконнекций, способствуя перемещению границ зерен; при этом другие дефекты границ зерен, такие как дислокации, не оказывают заметного эффекта закрепления, что существенно повышает пластическую деформационную способность материала.

Пико Фемто ® Вместе с электронным микроскопом с коррекцией аберраций и высокоскоростной камерой образцовый стержень для in situ‑механических и электрических исследований позволяет качественно получать разнообразные металлические наноструктуры, содержащие различные типы границ зерен; на основе стабильного in situ‑сжимающего нагружения, с помощью высокоскоростной камеры в режиме реального времени фиксируется динамическое развитие структуры границ зерен в процессе деформации. Этот метод эффективно обеспечивает подготовку различных типов границ зерен, предоставляя тем самым действенный инструмент для изучения их деформационных свойств. Даже в электронном микроскопе с коррекцией аберраций, Пико Фемто ® Стойка для образцов, обеспечивающая ин‑ситу механические и электрические измерения, также сохраняет атомарную стабильность, что позволяет сохранить исходное разрешение сферической аберрации в электронном микроскопе. Этот продукт обладает выдающимися характеристиками среди аналогичных устройств на рынке: широким диапазоном управления (XY — 2,5 мм, Z — 1,5 мм, девять порядков величины), высокой точностью позиционирования (XY — 0,4 нм, Z — 0,04 нм) и исключительной стабильностью (отсутствие дрожаний, что гарантирует сохранение первоначального разрешения микроскопа). В ходе экспериментов как грубая, так и тонкая настройка осуществляются полностью программно; интерфейс удобен и интуитивно понятен, что обеспечивает высокую эргономичность.

　　Рис. 1. Наблюдение на атомном уровне явления миграции границы зернистости, обусловленного двумя различными типами смещений дислокаций в границе зернистости Σ11(113), подтверждённое результатами молекулярно‑динамического моделирования.

Рис. 2 Кристаллическая граница Σ11(113) в процессе циклического нагружения осуществляет обратимое перемещение по механизму разъединения.

Рис. 3 Механизм зарождения тройных границ в процессе пластической деформации сложной структуры границ зерен при разрыве