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第一作者：Yuecun Wang, Xudong Wang, Jun Ding

通訊作者：單智偉，馬恩

通訊單位：西安交通大學

單智偉，教授，西安交通大學副校長、米蘭理工聯(lián)合設計與創(chuàng)新學院院長、金屬材料強度國家重點實驗室副主任、陜西省鎂基新材料工程研究中心主任、陜西省鎂基新材料中試基地主任、國家“特聘專家”、教育部“特聘教授”、國家杰出青年基金獲得者、陜西省第十三屆政協(xié)委員等。主要研究方向為材料塑性載體的萌生及其演化規(guī)律和高品質(zhì)鎂基新材料的設計、制備與應用。截至目前，已在包括《自然》、《科學》等國際頂級期刊上發(fā)表論文130篇，SCI引用8481篇次，單篇SCI引用最高807篇次。相關研究成果榮獲國家自然科學獎二等獎、陜西省自然科學獎一等獎、陜西省科學技術(shù)獎一等獎等。（信息來源：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/zwshan/homepage_zh）

馬恩，西安交通大學教授，材料創(chuàng)新設計中心主任，馬恩教授是材料領域的國際著名學術(shù)帶頭人，在揭示非晶合金和納米結(jié)構(gòu)合金的微觀結(jié)構(gòu)及其特性等方面做出了開創(chuàng)性的工作。共發(fā)表400余篇學術(shù)論文，其中40篇發(fā)表在Nature，Science，Nature Mater和Nature Commun.上。論文被引用50847次（Google Citation），單篇最高3500次，H因子為115。2002-2012，2014-2016入選湯森路透全球高被引科學家名單。（信息來源：https://caid.xjtu.edu.cn/info/1021/1093.htm）

論文速覽

在沒有外部施加的機械載荷的情況下，一個固體顆粒位于另一個固體表面不僅能夠沉入其中，而且還能夠繼續(xù)其剛體運動向內(nèi)部前進，達到的深度距離是顆粒直徑的數(shù)千倍，這似乎是違反常理的。

本研究在沒有外部機械載荷的情況下，觀察到金剛石納米顆粒能夠在鐵晶體內(nèi)部進行剛體運動，達到與顆粒直徑數(shù)千倍的深度。這一現(xiàn)象是通過原位微觀實驗和宏觀實驗展示的，其中約100納米大小的金剛石納米顆粒能夠在鐵中移動至毫米深度，溫度大約是鐵的熔點的一半。

將每個金剛石納米顆粒作為一個整體推動，通過鐵原子通過界面通道的擴散積累而產(chǎn)生的局部應力，向鐵內(nèi)部發(fā)生位移運動。這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了除了熟悉的單個原子的擴散外，固體中不尋常的傳質(zhì)模式。

圖文導讀

圖1：金剛石納米顆粒(DNPs)沉入鐵中的原位掃描電鏡(SEM)觀察結(jié)果。

圖2：原位透射電鏡(TEM)觀察到的金剛石納米顆粒(DNPs)被鐵吞沒的過程。

圖3：金剛石納米顆粒(DNPs)在爐中加熱至毫米深度進入大塊鋼的實驗設置和結(jié)果。

圖4：金剛石納米顆粒(DNP)進入鐵晶體的內(nèi)移運動的機制示意圖。

總結(jié)展望

本研究揭示了金剛石納米顆粒在鐵晶體內(nèi)部的內(nèi)移運動，這一運動是由鐵原子的表面擴散和局部應力引起的。通過實驗觀察和理論計算，研究者們提出了新的傳質(zhì)模式，可能對材料科學和工程應用產(chǎn)生重要影響。

研究中的數(shù)據(jù)表明，金剛石納米顆粒能夠在較低溫度下顯著提高鐵基材料的硬度和降低摩擦系數(shù)。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進了我們對固體中質(zhì)量傳輸機制的理解，也為開發(fā)具有改進性能的新型材料提供了新途徑。

文獻信息

標題：Inward motion of diamond nanoparticles inside an iron crystal

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48692-5

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/06/05/af3c6a726a/

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他，西安交大副校長，國家杰青/國重實驗室副主任，最新Nature子刊！

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