第4章--纳米固体构技巧.pptVIP

第4章 纳米固体材料的微观结构;主要内容; 径向分布函数（radial distribution function），简称为RDF，表示电子出现在半径为r的球面附近单位厚度球壳内的概率，以符号D(r)表示。通常定义D(r)为：D(r)=4πR(r)2ρ(r)，其中R(r)为原子轨道中的径向部分。它反映电子云的分布随半径r的变化情况。;XPS(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS) X射线光电子能谱:X射线光电子能谱是利用波长在X射线范围的高能光子照射被测样品，测量由此引起的光电子能量分布的一种谱学方法。 它可以给出固体样品表面所含的元素种类、化学组成以及有关的电子结构重要信息...;孪晶是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为孪晶，此公共晶面就称孪晶面。;驰豫:一个宏观平衡系统由于周围环境的变化或受到外界的作用而变为非平衡状态，这个系统再从非平衡状态过渡到新的平衡态的过程就称为弛豫过程。弛豫过程实质上是系统中微观粒子由于相互作用而交换能量，最后达到稳定分布的过程。弛豫过程的宏观规律决定于系统中微观粒子相互作用的性质。因此，研究弛豫现象是获得这些相互作用的信息的最有效途径之一。; 居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。 ;位错：晶体滑移时，已滑移部分与未滑移部分在滑移面上的分界。它是一种“线缺陷”。基本形式有两种：滑移方向与位错线垂直的称为“刃型位错”；滑移方向与位错线平行的称为“螺型位错”。;化学位移:试样表面某原子因其所处的化学环境与纯元素不同，会引起内层轨道结合能大小（数值）的变化，表现为XPS(X射线光电子能谱)谱峰的相应轨道结合能在坐标上向高或向低结合能方向的位移，这种现象称为化学位移（chemical shift）; 某一物质吸收峰的位置与标准质子吸收峰位置之间的差异称为该物质的化学位移（chemical shift），常以δ表示：　　 化学位移（δ）=【υ样品—υTMS/υ0（核磁共振仪所用频率）】*1000000　　 式中，υ样品为样品吸收峰的频率，υTMS为四甲基硅烷吸收峰的频率。由于所得的数据很小，一般只有百万分之几，故乘以1000000。;康普顿轮廓（Compton profile）：康普顿方程是假定电子是自由的、静止的，实际上电子不是静止不动的。康普顿散射中散射的X射线谱的轮廓随元素Z而变化，反映了不同元素中电子运动状态是不一样的。这种X射线谱的轮廓称康普顿轮廓，它直接反映了物质内部的电子动量分布。;屈服强度是材料屈服的临界应力值。 断裂强度是指材料发生断裂的应力。 超塑性：凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性。;同质异能移： 对于一个特定的跃迁，同质异能移与原子核外的电子密度直接相关，它表现为共振吸收谱线的移动。; 荷兰物理学家塞曼在1896年发现把产生光谱的光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体使光谱发生变化，一条谱线即会分裂成几条偏振化的谱线，这种现象称为塞曼效应。;L为特征长度； G是剪贴模量； b为伯格斯矢量； σp为点阵摩擦力。; 共格晶界或相界是一类特殊而常见的低能态界面，结构特征是界面上的原子同时位于其两侧晶格的结点上，即界面两侧的晶格点阵彼此衔接，界面上的原子为两者共有。一些共格晶界（如小角度倾侧晶界）对位错运动的阻碍能力弱，因而不能有效地强化材料；而另一些共格或半共格晶界则可有效地阻碍位错运动，具有强化效应。;4.1 纳米固体的结构特点; 纳米微晶界面的原子结构取决于相邻晶体的相对取向及边界的倾角。如果晶体取向是随机的，则纳米固体物质的所有晶粒间界将具有不同的原子结构，这些原子结构可由不同的原子间距加以区分。如果4.1所示，不同的原子间距由晶界A,B内的箭头表示。; 纳米非晶结构材料与纳米微晶不同，它的颗粒组元是短程有序的非晶态。界面组元的原子排列是比颗粒组元内原子排列更混乱，总体来说，他是一种无序程度更高的纳米材料。 ;4.2 纳米固体界面的结构模型;类气态模型;4.３ 纳米固体界面的X光实验研究;;4.3.1 类气态模型的诞生及争论; 图(a)示出的是悬浮于石蜡基体上的超细Fe微粒的XRD曲线，这与通常的bcc结构的α—Fe的衍射结果是一致的。压实后的纳米铁微晶的XRD强度[图(b)]则可分解成两部分：其晶体组元—5至6纳米的Fe晶粒的贡