【背景介绍】 

多晶金属和陶瓷的性质与其晶界的结构和组成密切相关。合金元素，掺杂剂和杂质通常以比颗粒内部更高的浓度存在于晶界，这种作用称为晶界偏析或吸附。由于合金元素和杂质优先聚集在晶界处，材料的性质有时会发生实质性的变化。双晶的研究表明，由于在高对称边界处的这种溶质偏析的结果，通常会出现规则的原子图案，但是不知道超结构是否存在于多晶体中的一般晶界处。

 【成果简介】 

北京时间2017年10月6日，Science在线发表了美国加利福尼亚大学骆建、理海大学Martin P. Harmer（共同通讯）等人题为“Segregation-induced ordered superstructures at general grain boundaries in a nickel-bismuth alloy”的文章，该团队在铋掺杂的多晶镍中，发现有序的偏析诱导的晶界超结构发生在随机选择的一般晶界处，这些重建由终止晶粒表面的取向驱动，而不是晶粒之间的晶格匹配。这一发现表明，被吸附物诱导的超结构并不限于特殊的晶界，而是可以存在于各种一般的晶界，因此可影响多晶合金的性能。在一般晶界处发现Bi偏析诱导的超结构丰富了对现有研究的认知，并且可以提供关于结构相关晶界特性如塑性，扩散性和电导率的新见解。

图1 Ni-Bi体系中的原子尺度偏析诱导的超结构

图2 Ni-Bi表面和晶界的DFT计算结果

图3 在Ni中掺杂Bi的的晶界面

图4 晶界面取向和晶界处Bi-Bi之间的距离