電子顯微學研究發現固態物質新結構

　　中國科學院金屬研究所研究員陳春林與日本東京大學教授Yuichi Ikuhara、重慶大學副教授尹德強等人合作，在陶瓷材料中發現了區別于晶體、準晶體和非晶體的固態物質新結構一維有序結構（或稱為一維有序晶體）。

　　固態物質按其微觀結構的對稱性可分為三大類：晶體、準晶體和非晶體。晶體具有旋轉對稱性和平移對稱性，其原子有規則地在三維空間呈周期性重復排列。準晶體具有旋轉對稱性，但不具有平移對稱性。準晶體的原子排列具有長程有序，但不具有三維平移周期性。非晶體不具有旋轉對稱性和平移對稱性，其原子排列不具有長程有序。以上是發現準晶體以后，人們對固態物質結構的普遍認識。

　　陳春林等人利用掃描透射電子顯微術與第一性原理理論計算相結合的方法，在MgO和Nd2O3薄膜材料中發現了一維有序晶體，更新了人們對固態物質結構的認識。該結構僅在一個方向上保留了晶體的平移對稱性和周期性，在其他方向上其原子呈現無序排列，形成了具有一維平移周期性的長程有序結構。構成一維有序晶體的結構單元的原子排列與重位點陣傾轉晶界的結構單元非常類似。研究表明，盡管MgO晶體是能隙為7.4 eV的絕緣體，MgO一維有序晶體則是能隙為3.2eV的寬帶半導體。一維有序晶體的發現表明固態物質結構的種類比人們的已有認知更加豐富，并且新結構的物理性質與相應常見結構類型具有顯著差異。

　　該項研究得到中科院前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金與國家青年千人計劃等的資助。相關成果于12月10日在《自然-材料》（Nature Materials）上在線發表。