近日，在“2020年全国电子显微学学术年会”上，中国电子显微镜学会向叶恒强院士颁发了“中国电子显微学终身成就奖”，以表彰其在电子显微学研究领域五十余年的辛勤耕耘，以及对中国电镜事业发展壮大作出的卓越贡献。

　　“中国电子显微学终身成就奖”是我国电子显微学领域最高奖项，叶恒强院士是继朱静院士、陈德蕙教授后第三位获得此项殊荣的科学家。作为我国最早从事固体原子相研究的科学家之一，叶恒强院士与国外同时独立发现晶体块体中的五次对称性，发现并研究了二十面体对称、八次对称等准晶相，为我国在准晶实验研究居于国际前列作出了突出贡献。叶恒强院士曾担任国家973计划专家顾问组专家，作为首席科学家主持国家自然科学基金重大项目3项、攀登计划预选项目1项、973计划材料领域项目1项。曾获得国家自然科学一等奖1项，省部级科技奖一等奖1项、二等奖5项。出版著作6部、发表高水平学术论文400余篇。

       近日，金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室固体原子像研究部博士杨志卿、研究员叶恒强基于位错芯局域原子排列和准晶团簇两者间结构之间相似的五次旋转对称性，提出了晶体中的位错可能作为二十面体团簇的形核点，进而诱发准晶固态析出的研究构想。相关研究成果发表在《自然-通讯》上。

       该研究利用扫描透射电子显微术系统地研究了Mg-Zn二元合金中Zn原子在位错芯处的偏聚和局域结构演化，发现沿位错形成的析出相不是MgZn2、Mg4Zn7等拓扑密堆晶体相，而显示准周期性的类Penrose随机拼接结构。该新型二元准周期析出相的结构单元为由13个原子构成的二十面体，远小于其他准晶中的Bergman团簇（136个原子）和Yb-Cd团簇（158个原子）；而且需要特别指出的是，已知的所有Mg-Zn二元晶体相都非准晶的近似晶体相。偏聚到位错芯处的部分Zn原子首先进入相邻五元环之间的间隙位，形成沿[0001]方向的间隙原子柱；随后，五元环上的原子发生结构弛豫和重组，产生以[0001]间隙原子柱为中心的二十面体串。新型准晶内的部分二十面体串上沿轴向堆垛的相邻五元环分别由5个Zn原子或5个Mg原子组成，显示理想的五次旋转对称性。相邻二十面体串通过共边或共面的方式组成72°四棱柱和扁六棱柱，它们绕5个方向随机地平行拼接起来，形成具有类Penrose拼接结构的准周期析出相。随机拼接结构能最大化体系的熵密度，使得新型二元Mg-Zn准周期析出相具有良好的结构热稳定性，在340℃仍不发生结构失稳。

　　

       该研究不仅发现了一种新型由超小结构单元构成的二元准周期结构，而且阐明了晶体缺陷造成的局域对称性破缺和准周期结构析出之间联系的微观机理，拓展了晶体缺陷与准周期性结构形成的研究内容。所观察到的新型结构显示局域五次对称性，虽然仍非理想Penrose准晶，但目前的研究结果可为揭示三维理想准晶的形成机理提供有益的参考。研究中关于准周期结构形核阶段的部分低压电镜研究工作在美国橡树岭国家实验室完成针对由二维类Penrose拼接结构准晶向三维理想准晶转变的研究正在进行中。

　　

      该研究得到了国家自然科学基金委面上项目、重大项目，中科院前沿科学重点研究计划的资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-03250-8