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北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室教授何戰(zhàn)兵與北京大學化學學院教授孫俊良、沈陽金屬研究所研究員馬秀良、瑞士蘇黎世大學教授沃特·斯陶爾合作，在Al-Cr-Fe-Si合金系中發(fā)現(xiàn)一種新的固體物質形態(tài)。近日，該研究成果發(fā)表于《晶體學報A卷》。

這種新的物質形態(tài)與鋁基十次準晶的結構相關，由周期排列的結構塊之間鑲嵌非周期結構塊形成。如水火不相容一樣，周期平移性是準晶體和傳統(tǒng)晶體最本質的區(qū)別之一。何戰(zhàn)兵等發(fā)現(xiàn)的這種新的物質形態(tài)同時具有傳統(tǒng)晶體材料的周期平移對稱性和準晶體的準周期性，將晶體和準晶體結構上的矛盾巧妙融合在一起。

研究者們通過透射電子顯微學，特別是能達原子級分辨的球差矯正透射電子顯微鏡的研究，在Al65Cr15Fe10Si10 和Al60Cr20Fe10Si10合金中發(fā)現(xiàn)了這種不同于任何已知物態(tài)的新奇物質形態(tài)。該物態(tài)周期排列的結構塊之間卻鑲嵌著一些非周期排列的結構塊，且整個結構的傅里葉變換圖上的強衍射斑點呈現(xiàn)明顯的十次對稱，說明其結構與十次準晶體的結構密切相關。

由于其周期格子及非周期性鑲嵌結構塊的多樣性和靈活性，因而該物質形態(tài)豐富多變。由于周期性結構塊的存在，這種結構不屬于準晶體，但其生成過程與準晶體及其近似相特有的相位子缺陷密切相關。該類物質態(tài)也不同于常見的非周期調制結構、一維管狀主—客結構及關聯(lián)無序冰結構，屬于一種新的物質形態(tài)。

雖然該類物質形態(tài)目前僅在合金中發(fā)現(xiàn)，但其結構特性不局限于合金體系，也可以存在于別的體系中，如有機材料、納米自組裝材料、多孔材料等，具有廣泛性，代表著一種新的固體物質形態(tài)。(記者溫才妃)