从原子尺度上深入了解晶体成核的过程对于理解并控制各种材料的结构和性能具有至关重要的作用。然而，由于早期晶核的尺寸范围分布广且高度动态化，致使晶核的形成和早期生长难以被观察到。有鉴于此，德国乌尔姆大学的Ute Kaiser教授和诺丁汉大学公园分校的Andrei N. Khlobystov教授等以单壁碳纳米管作为试管，并结合球差校正透射电子显微镜，成功在原子尺度上观察到了金属晶体成核的早期阶段。这些结果对于各种工业富碳环境下研究铁、金和稀土等金属的性质具有重要意义。

本文亮点：

1）以单壁碳纳米管作为试管，并结合球差校正透射电子显微镜，成功在原子尺度上揭示了了Fe、Au和Re三种金属晶体成核的早期阶段。

2）观察到三种金属在异相成核之前经过了三个不同的过程：Fe成核直接以原子作为种子，Au成核以非晶纳米团簇作为种子，Re则是依靠两个不同的非晶亚纳米团簇合并形成晶核。

3）证明了非晶态前驱体在金属成核过程中扮演着重要作用，并且在晶核形成之前存在一个能垒。

Cao, K., Biskupek, J., Stoppiello, C.T. et al. Atomic mechanism of metal crystal nucleus formation in a single-walled carbon nanotube. Nat. Chem. (2020).  

DOI: 10.1038/s41557-020-0538-9

https://doi.org/10.1038/s41557-020-0538-9