北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點實驗室教授何戰(zhàn)兵與北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授孫俊良、沈陽金屬研究所研究員馬秀良、瑞士蘇黎世大學(xué)教授沃特·斯陶爾合作，在Al-Cr-Fe-Si合金系中發(fā)現(xiàn)一種新的固體物質(zhì)形態(tài)。近日，該研究成果發(fā)表于《晶體學(xué)報A卷》。

這種新的物質(zhì)形態(tài)與鋁基十次準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)相關(guān)，由周期排列的結(jié)構(gòu)塊之間鑲嵌非周期結(jié)構(gòu)塊形成。如水火不相容一樣，周期平移性是準(zhǔn)晶體和傳統(tǒng)晶體最本質(zhì)的區(qū)別之一。何戰(zhàn)兵等發(fā)現(xiàn)的這種新的物質(zhì)形態(tài)同時具有傳統(tǒng)晶體材料的周期平移對稱性和準(zhǔn)晶體的準(zhǔn)周期性，將晶體和準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu)上的矛盾巧妙融合在一起。

研究者們通過透射電子顯微學(xué)，特別是能達(dá)原子級分辨的球差矯正透射電子顯微鏡的研究，在Al65Cr15Fe10Si10 和Al60Cr20Fe10Si10合金中發(fā)現(xiàn)了這種不同于任何已知物態(tài)的新奇物質(zhì)形態(tài)。該物態(tài)周期排列的結(jié)構(gòu)塊之間卻鑲嵌著一些非周期排列的結(jié)構(gòu)塊，且整個結(jié)構(gòu)的傅里葉變換圖上的強(qiáng)衍射斑點呈現(xiàn)明顯的十次對稱，說明其結(jié)構(gòu)與十次準(zhǔn)晶體的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

由于其周期格子及非周期性鑲嵌結(jié)構(gòu)塊的多樣性和靈活性，因而該物質(zhì)形態(tài)豐富多變。由于周期性結(jié)構(gòu)塊的存在，這種結(jié)構(gòu)不屬于準(zhǔn)晶體，但其生成過程與準(zhǔn)晶體及其近似相特有的相位子缺陷密切相關(guān)。該類物質(zhì)態(tài)也不同于常見的非周期調(diào)制結(jié)構(gòu)、一維管狀主—客結(jié)構(gòu)及關(guān)聯(lián)無序冰結(jié)構(gòu)，屬于一種新的物質(zhì)形態(tài)。

雖然該類物質(zhì)形態(tài)目前僅在合金中發(fā)現(xiàn)，但其結(jié)構(gòu)特性不局限于合金體系，也可以存在于別的體系中，如有機(jī)材料、納米自組裝材料、多孔材料等，具有廣泛性，代表著一種新的固體物質(zhì)形態(tài)。(記者溫才妃)