突破！北京工业大学首次以第一完成单位在《Science》发文
来源：iNautre、TOP大学来了
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。
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，重大突破！
晶界 (GB) 是分隔不同晶体取向的晶粒的界面。当两个相邻晶粒发生平行于边界平面的相对位移时，GB 滑动。GB 滑动，有时与 GB 迁移相结合，会强烈影响多晶材料的非弹性变形，例如高温下的扩散蠕变和环境温度下的塑性变形 。GB 滑动最近在纳米晶金属的塑性变形和晶粒尺寸稳定性研究中受到了相当大的关注。
尽管已经使用各种原位和非原位实验技术研究了 GB 介导的变形，但 GB 滑动的原子尺度过程仍不清楚，主要是因为缺乏直接的高分辨率实验观察。在过去的几年中，原位原子分辨率实验取得了快速进展。然而，与一般GB变形相关的原子尺度过程尚未得到明确解决，主要是因为在GB变形期间跟踪原子运动非常困难。
原子建模和模拟提供了目前对伴随 GB 变形的原子尺度事件的大部分理解。例如，分子动力学 (MD) 模拟已经检查了面心立方 (FCC) 双晶中特殊类型的重合位点晶格倾斜 GB 的机械行为。这些模拟揭示了 GB 滑动和迁移之间的强耦合，通过 GB 和相邻晶格之间的结构单元转换，这允许在 GB 结构没有变化的情况下滑动。这一概念已被推广以解释一般 GB 双晶学和 GB 中的变形承载线缺陷的运动，即断开。
原子柱轨迹的自动跟踪（图源自Science ）
断开由台阶高度和 Burgers 矢量共同表征：如果台阶高度为零，则断开为纯位错，而如果 Burgers 矢量为零，则断开为纯台阶。MD 模拟还表明，一般 GB 的变形在室温下由 GB 断开运动介导时，通常会导致 GB 滑动和迁移耦合，而纯滑动只发生在相对较高的温度下。与特殊的高对称性 GBs不同，实际多晶中的 GBs 通常是一般类型，即低对称性双晶、不对称 GB 平面和非平面 GBs。上述来自高度理想化的原子建模和模拟的GB滑动的原子过程是否直接适用于实验室负载条件下多晶中的一般GB，还有待证明。
该研究进行了原位原子分辨率研究，以揭示在铂双晶中的一般倾斜 GB 中如何实现滑动主导变形。 该研究观察到沿 GB 的直接原子尺度滑动或在边界平面上的原子转移滑动。 后一种滑动过程是由使 GB 原子能够传输的断开运动介导的，导致以前无法识别的耦合 GB 滑动和原子平面转移的模式。 这些结果使研究人员能够在原子尺度上理解一般 GBs 如何在多晶材料中滑动。
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。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm2612
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