自然杂志 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (5): 329-338.doi: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.05.001
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程子元①,鲁振①,汪卫华①②
CHENG Ziyuan①, LU Zhen①, WANG Weihua①②
摘要: 单质非晶金属由单一元素组成,是研究非晶形成、原子局域结构以及晶体形核与生长等基本问题的重要模型体系。与多组元合金相比,单质金属通常具有明确而稳定的晶体结构,结晶过程中不存在组分长程扩散的限制,因此极易发生晶化,形成非晶态十分困难。目前,实验获得的单质非晶金属主要以薄膜和纳米颗粒等低维形态存在。本文在系统梳理已有研究的基础上,总结单质非晶金属的主要制备方法、结构特征,并从快速冷却、界面与尺寸效应以及局域几何结构竞争等方面讨论其非晶形成机制。重点介绍本团队近期利用近五重对称DNA 折纸模板制备非晶Ag的研究。在室温、常压条件下,Ag 可在模板中心形成尺寸约3 nm 的非晶区域。无模板对照实验、电子束辐照过程中的结构演变以及不同边界对称性下的分子动力学模拟表明,纳米限域和近五重对称的几何约束能够有效抑制Ag 的晶体形核,为单质金属非晶态的形成提供了新的途径。最后,结合已有研究对单质非晶金属的结构判定、非晶形成机制以及结构与性能之间的关系进行讨论,并提出目前研究中仍需进一步解决的问题。