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TOP前言
“TOP大学来了”小编，3月17日，北京工业大学韩晓东、佐治亚理工学院朱廷和浙江大学张泽作为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Science》发表了题为“Tracking the sliding of grain boundaries at the atomic scale”的研究论文。北京工业大学为本文的第一完成单位。
突破！北京工业大学首篇Science
“TOP大学来了”小编，3月17日，北京工业大学韩晓东、佐治亚理工学院朱廷和浙江大学张泽（北京工业大学原副校长）作为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Science》发表了题为“Tracking the sliding of grain boundaries at the atomic scale”的研究论文。该研究展示了原子分辨的原位力学实验技术研究晶界变形机制的巨大潜力，并为原子分辨的实验和理论模型之间的信息互补提供了新的机遇。北京工业大学为本文的第一完成单位。北京工业大学材料与制造学部王立华与美国佐治亚理工学院张寅为共同第一作者。
“TOP小编”了解到，这是北京工业大学建校以来首次以第一完成单位在《Science》发表研究论文，这是一重大突破！
晶体是应用最广泛的材料体系，结构相同而取向不同的晶体相互连接的界面称为晶界。晶界是多晶材料的基本结构单元，其塑性行为直接影响多晶材料的强度、韧性等关键力学性能。
晶界滑动是多晶材料中重要的塑性变形机制，几十年来，尽管研究者使用各种方法研究晶界的塑性变形机制，但晶界滑移的原子机制仍不清楚。其主要原因在于缺乏有效的实验方法和科学仪器，使得跟踪变形过程中晶界处的原子运动极其困难。
理论模型和模拟针对一些特殊的重合位置点阵晶界（高对称晶界)进行了研究，虽然为理解晶界塑性变形的原子机制提供了重要参考，但由于缺乏直接的实验方法和实验证据，晶界滑动塑性的原子机制仍存在很多不确定性，甚至矛盾之处。
图1：Pt双备中非对称倾斜的原子尺度晶界的滑动
对此，北京工业大学材料与制造学部韩晓东教授课题组与浙江大学张泽院士团队、佐治亚理工学院朱廷教授等团队合作,利用北京工业大学固体所原创的原子分辨原位力学实验研究装置（目前实现专利转化百实创)，首次实现了对普通晶界滑移过程的直接的原子尺度动态研究，揭示出常温下晶界滑移是通过原子尺度的直接滑动与原子短程扩散相互协调实现。这种原子之间的直接滑动提供滑移方向上的位移，而原子短程扩散协调滑动导致的应力集中，可有效避免空洞、裂纹产生，实现大塑性。
图2：原位观察到五元环的产生，消失
研究发现在晶界滑移过程中，晶界原子阵列合并消失、分裂出新原子阵列、原子迁移并插入晶体内部等多种新型的扩散机制，这些机制在之前的理论中尚未被预测，更新了人们对晶界滑移原子机制的认知。同时，基于大量研究，团队还揭示出原子扩散容易从高原子密度区域向低密度处扩散、从压应变区域向拉应变扩散的规律，解决了长期困扰该领域的科学难题。该研究展示了原子分辨的原位力学实验技术研究晶界变形机制的巨大潜力，并为原子分辨的实验和理论模型之间的信息互补提供了新的机遇。
作者介绍
王立华，现任北京工业大学研究员\博士生导师，国家优秀青年科学基金获得者。本科就读于湖北大学物电学院物理教育专业，2012年获得北京工业大学博士学位。2015−2017年，获得澳大利亚政府资助（Discovery Early Career Researcher Award），在昆士兰大学（全球排名前50）从事博士后研究工作。
入选北京市卓越青年科学家计划、北京市科技新星、霍英东青年教师基金等人才计划。承担国家重点研发计划子课题，国家自然科学基金优秀青年科学基金、面上项目，北京市卓越青年科学家计划等多项国家及省部级项目，总资助金额近6000万。
韩晓东，现任中国电子显微镜学会理事长，北京工业大学科学技术发展院常务副院长。北京工业大学教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。本科及硕士就读于哈尔滨工业大学，博士毕业于大连理工大学。曾在美国匹兹堡大学做博士后研究。
原创性地发展了材料力学行为的原子层次原位动态表征方法，将材料力学行为原位表征技术的空间分辨率由纳米提高至皮米尺度，实现了1个数量级的提升，部分成果获 2007年中国高等院校十大科技进展。开发了具有自主知识产权和国际领先的力热耦合MEMS芯片、透射电子显微镜原位专用力学实验仪、多通道电学信号传输电路板等核心部件及配套应用分析软件，开辟了高温原子层次材料力学行为实验动力学研究新领域，应用于我国“卡脖子”难题的飞机发动机叶片的镍基单晶高温合金等关键材料研究，取得了一系列重要研究成果。
关键技术获国内外授权专利33项，其中美国专利3项，国际PCT专利1项，中国发明专利27项。部分成果获得2017年北京市科学技术奖一等奖。发表论文160余篇，包括：Science 2篇，Nature Mater 3篇， Nature Commun 9篇，Nano Lett 12篇，Phys Rev Lett 4篇，Acta Mater 12篇等；承担国家自然科学基金重点项目、科学仪器基础研究专项、国家重大科研仪器设备研制专项课题、航空发动机重大研究计划重点项目等。组织团队开展显微组织结构大数据研究，量子（X-ray光子与高能电子）信息识别与表征，单量子体系材料物理与化学问题研究等。
张泽，现为浙江大学材料科学与工程学院教授、浙江大学学术委员会主任。中国分析测试协会理事长、亚太地区显微镜学会理事长和中国创新方法研究会副理事长。中国科学院院士，材料科学专家、晶体学家。1980年毕业于吉林大学物理系。1983年获中科院沈阳金属研究所硕士学位，1987年获博士学位。
曾任中国科学院北京电镜实验室主任、中国科协党组成员、书记处书记、亚洲晶体学会主席、中国电子显微镜学会理事长、北京工业大学副校长（正校级）。2001年当选为中国科学院院士，全国政协第九届、第十届、第十一届委员。
审核、编辑：大可
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