激光脉冲下石墨壳层中金属纳米颗粒的非晶化

摘要： 研究表明，包裹金属纳米颗粒的石墨壳层能促进金属非晶化并稳定非晶相，防止其再结晶。通过原位电子显微镜实验（观察过程中样品暴露于激光脉冲），证实了石墨壳层中铁和钴纳米晶体的非晶化过程。红外纳秒脉冲使金属快速熔融，并从壳层中溶解碳原子。脉冲作用后液态溶液的快速冷却导致非晶态金属-碳相凝固。该非晶相具有亚稳态特性，可通过重复激光脉冲或缓慢热退火再结晶。再结晶需要异质形核，但在金属-石墨界面处难以发生，因而能稳定非晶相防止其再结晶。实验分析揭示了非晶态金属-碳相的形成机制——即碳在过渡金属中的亚稳态溶液，并表明石墨壳层封装可作为稳定原本不利形成的非晶金属或金属-碳相的有效途径。