第一届Wiley Online Library优秀文章推荐大赛一等奖作品回顾(一)

以下为获得一等奖的李愿同学的作品:

由于做的是纳米材料计算方面的研究,因此阅读了很多文献。在众多文献中,真正起到引路作用的文章其实就那么几篇。Wiley online Library 数据库上的文章具有很高的权威性,因此在研究的过程中给予了很大的关注。适逢贵数据库举办此次优秀论文推荐大赛,就将自己认为具有“指路灯”作用的文章做一推荐,以期对从事相关领域研究的同行们有所帮助。

我推荐的文章是齐卫宏教授2010年发表在small上一篇题为“ModelingSize and Shape Effects on the Order–Disorder Phase-Transition Temperature ofCoPt Nanoparticles”的文章。

背景介绍——犹抱琵琶半遮面

我是2011年入学的硕士研究生,进入课题组后主要的研究方向是纳米二元合金有序无序转变的尺寸效应和形状效应。检索文献资料后,发现了Small上这篇论述CoPt纳米合金有序无序转变尺寸和形状效应的文章,这篇文章以其“模型简练、解释流畅”深深启发了我。

文章概要——只缘身在此山中

齐卫宏教授的这篇文章成功从理论上解释了Nature上D.Alloyeau的一篇“Size and shape effects on the order–disorderphase transition in CoPt nanoparticles”的实验现象。

图1 ‘▼’是Nature上的模拟实验数据,条状的是实验数据,虚线是退火的数据线。

从图1可以看出齐卫宏教授的理论预测与D.Alloyea模拟和实验结果符合很好。773K是实验中的最低退火温度。D.Alloyeau使用773K的退火温度获得了2.4-nm的CoPt有序结构,这意味着2.4nm对应的有序无序转变温度要高于773K,理论预测与这很符合。

图2 CoPt纳米盘的有序无序转变图,‘▼’是D=1.5 nm, h=4 nm的纳米盘的有序无序转变温度。

D.Alloyeau的实验中对于h=0.5nm在773K下退火,是得不到有序结构的CoPt纳米合金的。理论预测h=0.5nm的纳米盘的转变温度为736K,这与实验结果很符合。对于h=1nm,773K 对应的临界尺寸是2.5nm,这与实验数据3nm很接近。

图3 纳米薄膜和D=1 nm和D=3 nm的纳米盘的有序无序转变温度与厚度h的关系图。

从图3可以看出,对于D=1 nm,773K的退火温度是得不到有序结构的,因为773K高于D=1 nm的有序无序转变温度,这与实际结果很符合。923K的退火温度对应的临界尺寸是h=3.4 nm这和实验结果3 nm很接近。

推荐理由——他山之石,可以攻玉

齐教授的这篇文章,模型很简单,解释很流畅,行云流水般的文字,丝丝入扣般的分析,读起来很有节奏感、层次感。这篇文章给予我的启示和帮助有以下几方面:

1.文章选题要有时效性:齐教授是在Nature文章出来后不久,带领自己的团队马上展开研究,研究成果具有很强的时效性和前沿性。这个方面的理论研究很缺乏,齐教授从理论角度上给予了充分和漂亮的解释,因而其研究成果获得了Small杂志的肯定。这启示我,以后做科研要追踪热点和前沿,敢于研究别人没有做过的东西,有信心获得期望的研究成果,有智慧破解不期的科研难题。

2.模型建立要简练:“Simplicity is the ultimatesophistication.”简洁是最高的智慧,把一件事情复杂化并不是很难,但要将复杂的事情简单化则是需要很高的智慧,因为“The great seal of truth issimplicity.”。齐教授建立的模型很简单,从基本的热力学角度考虑,最后得到纳米合金有序无序转变温度与块体材料的转变温度的关系:

其中,为块体材料的转变温度,为纳米CoPt粒子的转变温度,为CoPt原子的半径,为形状因子,为纳米CoPt粒子的直径。这个模型很简洁,实验工作者可以很方便地用这个模型来解释自己的实验结果。

3. 在齐教授这篇文章的启发下,我在研究纳米二元合金有序无序相变时,也紧跟热点和前沿,立足于理论计算解释实验现象,在Journalof Physical Chemistry C发表了一篇关于FePt纳米二元合金表面有序化的文章。我在文章里充分解释了最新的实验结果以及以往的研究成果,与实验成果很符合,同时与别人的理论研究成果很一致。

以上是我的推荐材料,希望能给同行们一些帮助。同时我也期待可以看到别的科研工作者推荐的文章,向大家多多学习。希望通过这个活动,可以与同行们深入交流,互相学习。科研是个很漫长的过程,“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”!