亚埃分辨Z衬度直接成像结合第一性原理计算研究Mg-Zn-RE合金内的原子团簇及其形成机制

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基本信息

  • 批准号:
    51371178
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

First-order phase transformations are achieved through the formation and subsequent growth of "nuclei" of the new phase. However, little is known about the atomic structure of the nuclei and how they develop from randomly distributed solute atoms in multi-component systems. Such knowledge is very valuable for understanding the phase transformation theory, which in turn advances the theory and its application. However, direct atomic imaging of tiny nuclei in bulk materials is extremely difficult to achieve, because they usually have non-periodic structures consisting of several atomic species and are buried in the matrix.The single atom imaging ability of aberration-corrected Z-contrast electron microscopy makes it possilbe to solve such scientific conundrum. We will carry out combination studies of aberration-corrected Z-contrast electron microscopy and first-principles calculations in order to reveal the atomic structure of fcc nuclei/clusters in Mg-Zn-RE alloys, and the underlying mechanism controlling their formation, evolution and growth. The key issues are to determine the atom or atoms that trigger the appearance of the clusters, and to clarify the atomic processes finally. This research is devoted to advance the first-order phase transformation theory, especially the dynamics of the formation of nuclei/clusters to the atomic level, which thus provides theoretical guidelines for alloy design, treatment and optimization.
一级相变是通过新相"晶核"的形成和长大实现的。但是,对多组元合金体系内"晶核"的原子构型,以及它们如何由随机分布的溶质原子聚集演变而来等科学问题,迄今仍知之甚少。这些信息对于相变理论的认知、发展和实际应用都至关重要。然而,由于多组元体系内的微小"晶核"通常由几种原子组成,尚处于化学无序态,而且还包埋在基体晶格中,很难对它们进行原子分辨的直接成像。亚埃分辨Z衬度电子显微学技术的单原子成像能力使得解决该难题成为可能。拟利用像差校正Z衬度成像,结合第一性原理计算,研究Mg-Zn-RE合金中具有面心立方(fcc)结构特征的"晶核"或"团簇"的原子构型,进而阐明其形成、演变和生长的微观机制。核心问题是哪个或哪些原子的迁移激发了"团簇"的形成,原子尺度的过程又是怎样进行的。预计本项目的研究结果将推进对一级相变形核阶段细节的原子尺度认知和理论发展,并为合金设计、制备与优化提供理论指导。

结项摘要

合金化是强化工程合金材料的重要途径(沉淀强化和固溶强化)。在原子尺度上认识每种合金元素在工程合金中的行为和作用机制是科学调控材料微观结构,实现材料性能优化的根本基础,是材料科学的核心科学问题之一。单个合金原子的直接成像,确定原子的准确晶体学位置,并识别其元素类型,正是解决这个科学问题的关键。本项目以Mg-TM-RE合金为研究对象,成功实现了单个合金化TM和RE原子的直接成像与识别,并且在亚埃分辨成像的基础上结合第一性原理计算深入认识了点缺陷聚集形成微小团簇的物理机制。这为在原子尺度揭示合金中各元素的交互行为和机制,提供关键结构信息,是深入理解强化相的形核与生长机理,位错与固溶合金元素的交互作用等的重要基础。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Stabilization of graphene nanopore
石墨烯纳米孔的稳定性
  • DOI:
    10.1073/pnas.1400767111
  • 发表时间:
    2014-05-27
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Lee, Jaekwang;Yang, Zhiqing;Chisholm, Matthew F.
  • 通讯作者:
    Chisholm, Matthew F.
Direct observation of solute interstitials and their clusters in Mg alloys
镁合金中溶质填隙及其团簇的直接观察
  • DOI:
    10.1016/j.matchar.2017.04.003
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Materials Characterization
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yang Z. Q.;Ma S. Y.;Hu Q. M.;Ye H. Q.;Chisholm M. F.
  • 通讯作者:
    Chisholm M. F.
Mg-Zn-Y合金中W′相与W相的相变研究
  • DOI:
    10.3969/j.1000-6281.2015.01.001
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘建方;杨志卿;叶恒强
  • 通讯作者:
    叶恒强
In situ transmission electron microscopy investigation of quasicrystal-crystal transformations in Mg-Zn-Y alloys
Mg-Zn-Y 合金准晶-晶转变的原位透射电子显微镜研究
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2014.09.177
  • 发表时间:
    2015-02-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu, J. F.;Yang, Z. Q.;Ye, H. Q.
  • 通讯作者:
    Ye, H. Q.
dislocations and their interactions with other crystal defects in a Mg alloy
位错及其与镁合金中其他晶体缺陷的相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2016.11.015
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    ACTA MATERIALIA
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Hu, W. W.;Yang, Z. Q.;Ye, H. Q.
  • 通讯作者:
    Ye, H. Q.

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其他文献

镁合金中位错滑移和形变孪生的交互作用
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-6281.2020.06.007
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏虎虎;周信哲;杨志卿;叶恒强
  • 通讯作者:
    叶恒强
形变导致渗碳体分解的电子显微学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨志卿;马秀良;李智
  • 通讯作者:
    李智
高分辨像的解卷处理用于S-Al_2 CuMg相及孪晶界面结构确定
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵云龙;杨志卿;马秀良
  • 通讯作者:
    马秀良

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抑制镁合金中孪晶界开裂的增韧机理的原子尺度研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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