近期，我校物理學院分析測試中心負責人傘星源博士與上海交通大學、美國西北大學等國內外多家研究機構合作，通過像差校正透射電子顯微學結合第一性原理計算，成功解析了生物文石中孿晶、層錯、不全位錯等缺陷結構，相關工作“Uncovering the crystal defects within aragonite CaCO₃”以河北大學為第一單位發表在《PNAS》(2022，119，14, e2122218119)，傘星源博士為論文第一作者。

對稱與守恒是現代物理學研究的重要內容，宇宙的形成、物種的起源、生物多樣性、以及豐富多彩的分子結構等均與對稱性的破缺息息相關。晶體缺陷造成的局域對稱性的破壞對于材料的性能有著至關重要的作用，材料中各層次結構缺陷與其力、熱、光、電磁等諸多性能緊密聯系。傘星源博士及其合作者結合像差校正透射電子顯微學（圖1）、晶體學和密度泛函理論計算，在原子尺度給出了生物文石完整的孿晶要素，解析了其不全位錯、層錯模型，并且報導了一種潛在的通過不全位錯堆積形成納米晶的能量耗散模型，這些工作豐富了人們對于其晶體結構及變形行為的認識，對于未來仿生材料的強度-塑性結合設計起到了參考作用。

圖1. 文石結構中缺陷的原子尺度表征

《PNAS》雜志全稱《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》，是被引用次數最多的綜合學科文獻之一。自1914年創刊至今，PNAS提供具有高水平的前沿研究報告、學術評論、學科回顧及前瞻、學術論文，主要報道生物、健康、物理學、化學和地球科學等自然科學領域的重要研究進展。本工作得到國家自然科學基金、河北省自然科學基金和河北大學高水平引進人才項目等資金支持，也是物理學院球差電鏡公共測試平臺產出的又一重要成果。

論文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2122218119

物理科學與技術學院、科學技術處供稿