相變和晶體缺陷是推動材料創新的兩個重要工具。通過調整化學成分的散裝材料設計是使用相圖系統化的。
有鑒于此，馬克思普朗克可持續材料研究所Siyuan Zhang、Christina Scheu、Tilmann Hickel、Gerhard Dehm等報道熱力學概念可以應用于操縱缺陷位點的化學性質，以Mg-Ga系統的晶界作為研究模型，其中Ga在晶界上發生偏析，能夠提高合金的強度和延展性。
為了揭示晶界的作用，提出了相關的原子尺度表征和模擬，以確定缺陷的范圍并構建相圖。通過局部合金化誘發晶界相變，使用原子分辨率的STEM（掃描透射電子顯微鏡）對結構和化學變化進行連續的成像。
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從頭計算模擬確定晶界晶相的熱力學穩定性，發現增加Ga含量會增強晶界的內聚力，這有助于提高延展性。通過原子分辨率表征缺陷的觸發、并且跟蹤缺陷的變化過程，模擬缺陷的變化，有助于系統的研究缺陷相圖，這項研究為化學復雜性的利用，以及研究缺陷的相變非常有價值。
參考文獻
Xuyang Zhou, Prince Mathews, Benjamin Berkels, Wassilios Delis, Saba Saood, Amel Shamseldeen Ali Alhassan, Philipp Keuter, Jochen M. Schneider, Sandra Korte-Kerzel, Stefanie Sandl?bes-Haut, Dierk Raabe, J?rg Neugebauer, Gerhard Dehm, Tilmann Hickel, Christina Scheu, Siyuan Zhang, Materials Design by Constructing Phase Diagrams for Defects, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202402191
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202402191
