在纳米尺度下，弹性应变和晶体缺陷在很大程度上影响材料的性能和功能。预测纳米晶体在催化反应过程中的结构演变对催化剂的设计至关重要。然而，迄今为止，在三维和原位反应中成像和表征纳米晶体内部的缺陷结构仍然极具挑战性。

近日，法国土伦大学Marie-Ingrid Richard报道了利用布拉格相干衍射成像技术研究了CO氧化过程中Pt纳米颗粒中不寻常的孪晶界迁移过程，孪晶界的迁移(孪晶/去孪晶)取决于气体成分和温度。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算表明，孪晶迁移与暴露于CO的母表面和无孪晶表面之间界面能的相对变化相关。[1(—)1(—)2]晶界的晶面形成和迁移与Pt原子在反应过程中的高迁移率和高扩散系数相一致，这与气体相互作用、温度或应变有关。

2）研究发现，孪晶后，在孪晶界处观察到残余压缩应变，表明孪晶界留下了尾随缺陷，这可能是由于剪切耦合晶界运动所造成。

这种布拉格相干衍射成像的非侵入性特别适合于在单个颗粒水平的反应环境中动态研究外部刺激下纳米材料的结构。这种反应过程中缺陷的原位和非侵入性结构表征为阐明受限晶体中的缺陷行为开辟了新的途径，并为应变和缺陷工程铺平了道路。

参考文献

Carnis, J., Kshirsagar, A.R., Wu, L. et al. Twin boundary migration in an individual platinum nanocrystal during catalytic CO oxidation. Nat Commun 12, 5385 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25625-0

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25625-0