揭示金属玻璃新现象,博士后的论文上了

中新浙江网6月17日电(记者 江耘 通讯员 周炜)金属玻璃——由金属元素构成,但内部的原子又像玻璃一样无序排列。浙江大学材料科学与工程学系新结构材料国际研究中心蒋建中课题组的最新研究发现颇有一番哲学意味:有序中包含无序,无序中包含有序。他们发现,在高压状态下,看似无序的金属玻璃呈现出有序结构。相关论文《Long-range topological order in metallic glass》发表在6月17日美国《Science》(科学)杂志上,第一作者是浙大材料系新结构材料国际研究中心曾桥石博士后。金属玻璃是近几十年来材料科学领域的“新贵”。上世纪60年代,美国加州理工大学的Duwez教授第一次在实验室制备出这种新型材料。金属玻璃具有比金属强度更高(目前世界上强度最高的金属材料是金属玻璃)、耐腐蚀、耐磨的优良性能,还有很高的弹性极限。金属玻璃做的手机外壳永远光亮如新,它做的高尔夫球杆能把球送到更远的地方,它还能被轻易地塑造成造型精巧的微小器件。但是,金属玻璃内部杂乱无章的原子阵列阻碍了科学家对于材料性能认识和研发新型材料。1995年,凝聚态物理奠基人、诺贝尔奖获得者P.W. Anderson就曾在《Science》杂志上说:“有关对无序玻璃态认识的问题是目前凝聚态物理最重要也是最困难的问题之一。”曾桥石将这句话打印出来贴在实验室里。在教育部长江学者蒋建中教授和美国国家科学院院士、浙江大学光彪讲座教授毛河光的指导下,曾桥石与美国乔治梅森大学的Hongwei Sheng博士、材料系兼职教授美国斯坦福大学Wendy Mao博士开展了合作研究。“金属玻璃的原子排列就像操场上已经解散队列的同学,我们无法识别他们原来的队列是如何的。如果能找到一个方法,给他们一个‘口令’,让它们‘恢复’到刚刚解散的那一刻,或许就能看到有趣的现象。”曾桥石介绍,实验采用天然材料中最硬的金刚石,在实验室里对头发丝大小的一块金属玻璃样品进行“挤压”,因为受力面积小,压强可以达到25万个大气压,然后再在电子显微镜下观察他的原子排列。传统观念认为,金属玻璃的微观原子结构不存在长程有序,实验上从未有过相关报道。而课题组惊喜地发现,在一定条件下,长程拓扑序的确存在。“在无序的世界里寻找有序。”曾桥石在浙江大学读本科时,就对“无序”的玻璃世界产生了无穷的兴趣。“从前,我们对于金属玻璃的结构认识太少,导致在制备材料的过程中基本凭经验摸索,进展相对缓慢。近些年来,由于计算机模拟和各种先进同步辐射X射线技术的应用,帮助了我们在实验室里有了进一步的发现。我们课题组曾成功地合成世界上最大尺寸的稀土基大块金属玻璃材料。这次我们又第一次揭示了金属玻璃中可以存在长程拓扑有序,改变了我们对玻璃结构的传统理解和认识,而且为玻璃结构的研究提供了一个全新的思路。”美国《科学》杂志审稿人评论这项成果是一项非常重要的发现,将在科学界产生广泛的影响。(2011-06-18)

凯旋门074网址,浙江科学界有个好消息,浙江大学材料科学与工程学系新结构材料国际研究中心蒋建中课题组关于金属玻璃的最新研究成果,登上了6月17日美国《Science》(科学)杂志。这篇名为《Long-range topological order in metallic glass》(金属玻璃的长程拓扑序)的论文,第一作者是浙大材料系新结构材料国际研究中心曾桥石博士后。比金属强度更高、更耐腐蚀金属玻璃做的手机外壳永葆光亮容颜,它做的高尔夫球杆,能把球送到更远的地方,它还能被轻易地塑造成造型精巧的微小器件!金属玻璃的得名,来自其金属元素的构成,以及内部的原子又像玻璃一样无序排列。这种外柔内刚的合金材料,是近几十年来材料科学领域的“新贵”。上世纪60年代,美国加州理工大学的Duwez教授第一次在实验室制备出这种新型材料。金属玻璃具有比金属强度更高(目前世界上强度最高的金属材料就是金属玻璃)、更耐腐蚀、更耐磨的优良性能,还有很高的弹性极限。金属玻璃首饰是顶级奢侈品目前能见到金属玻璃踪影的,多在航天、军工等高端行业。比如,金属玻璃的穿透能力非常强悍,常被用在坦克的穿甲弹上。不过,别以为金属玻璃只和这些阳刚行当搭边,如果这种材料能普及开来,女性朋友一定会惊喜万分!因为,金属玻璃是首饰的最佳制作材料,比起金银等材料的首饰,金属玻璃做成的物件更加光亮、耐磨,不会留下划痕,能够永葆光鲜!当然,限于金属玻璃的生产成本,现在的金属玻璃首饰、手表,都是顶级奢侈品。本论文的第一作者曾桥石说,如果金属玻璃的生产成本大大降低,那么将来手机的外壳、手表的材料等等日常用品,都会使用这种高强度、防辐射、耐磨损的无敌材料。“说是无敌,一点都不夸张,从材料的性能推测,我们有理由大胆想象,金属玻璃将带来一场材料革命,金属玻璃将可以替代目前人类所使用的所有金属材料!”《科学》:将在科学界产生广泛影响1995年,凝聚态物理奠基人、诺贝尔奖获得者P.W. Anderson就曾在《Science》杂志上说:“有关对无序玻璃态认识的问题,是目前凝聚态物理最重要也是最困难的问题之一。”这句话,被曾桥石打印出来贴在实验室里。曾桥石说,从前对于金属玻璃的结构认识太少,导致在制造材料的过程中基本凭经验摸索,进展相对缓慢。近些年来,由于计算机模拟和各种先进同步辐射X射线技术的应用,帮助科研人员在实验室里有了进一步的发现。“这一次,我们揭示了金属玻璃中可以存在长程拓扑有序,改变了我们对玻璃结构的传统理解和认识,而且为玻璃结构的研究,提供了一个全新的思路。”曾桥石介绍说,实验采用天然材料中最硬的金刚石,在实验室里对头发丝大小的一块金属玻璃样品进行“挤压”,因为受力面积小,压强可以达到25万个大气压,然后再在电子显微镜下观察它的原子排列。由于科学界对金属玻璃属性的研究欠缺,金属玻璃的使用成本还非常高。对于曾桥石的研究,《科学》杂志的审稿人认为,这项成果是一项非常重要的发现,将在科学界产生广泛的影响。(2011-06-18)

本报讯 浙江大学材料科学与工程学系新结构材料国际研究中心蒋建中课题组最新研究发现,在高压状态下,看似无序的金属玻璃呈现出有序结构。相关论文Long-range topological order in metallic glass(金属玻璃的长程拓扑序)发表在6月17日出版的美国《科学》杂志上,第一作者为浙大材料系新结构材料国际研究中心博士后曾桥石。据介绍,金属玻璃是近几十年来材料科学领域的“新贵”,它由金属元素构成,但内部的原子又像玻璃一样无序排列。金属玻璃内部杂乱无章的原子排列阻碍了科学家对于材料性能的认识和新型材料的研发。一般认为,金属玻璃的微观原子结构不存在长程有序,而课题组发现,在一定条件下,长程拓扑序的确存在。《科学》杂志审稿人评论这项成果是一项非常重要的发现,将在科学界产生广泛的影响。(周炜)2011-06-21

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