通過中子散射了解復雜材料

材料研發的突破是促進技術進步的關鍵所在，這就要求科學家對材料結構和動力學有很好的理解。中子散射技術是探索材料本質的眾多強大技術之一。城大的一名中子散射測量專家將這種最先進的實驗技術應用於研究復雜材料的變形和相變行為，特別是在超低溫下，開辟了材料研究的新領域。

物理學系講座教授、系主任、美國中子散射學會會士王循理教授解釋說：「中子散射就像一台巨大的顯微鏡, 可以揭示物質的結構和動力學，比如原子是如何堆積的，又是如何運動的，從而加強我們對物質性質的理解。 它可應用於物理、化學、生物學、生物醫學、材料科學和工程。」

一台巨大的材料顯微鏡

由於中子是不帶電的粒子，它們很容易穿透物質，而它們在物質上反射和散射的方式也為科學家提供了關於物質結構和特性的重要信息。

例如，由於非晶材料具有無序排列的原子結構，對其物理性質的研究一直非常棘手。不過王教授帶領的國際研究小組利用中子散射技術克服了這一挑戰，測量了鋯銅鋁(Zr-Cu-Al)金屬玻璃中的原子動力學。他們首次證實了金屬玻璃中高頻橫聲學支聲子的存在，這一發現為了解非晶材料的原子結構與其原子動力學的關系帶來了新啟示。

揭示高熵合金在超低溫下的形變

通過使用原位中子衍射技術，王教授及其研究團隊還發現高熵合金，一種由多種主元素組成的新型結構材料, 在超低溫下表現出卓越的機械性能，其原因是多種變形機制的共同存在。研究團隊首次揭示了高熵合金在超低溫時出現各種變形機制的次序，開辟了很少有人研究的新領域。

王教授榮獲“2021年裘槎優秀科研者獎”，並將利用該基金進行原位中子衍射實驗，進一步研究高熵合金在超低溫下的相變及變形行為。

靠近中子源設施的優勢

王教授利用香港毗鄰中國散裂中子源的地理優勢，致力將香港打造為區內中子散射科學的中心。

他指出：「中國散裂中子源是中國最大的國家科學設施之一，位於東莞，離香港約兩小時車程，為香港和區內的研究人員提供了大量的機會。由於目前世界上只有四台中子源，利用該設施進行實驗和研究的需求巨大。」

因此，王教授與其團隊成員得到香港研究資助局協作研究金的支持，大力推動中國散裂中子源建造一台多物理譜儀（全散射譜儀），以獲得在中國散裂中子源使用一整套儀器的專用權。王教授表示：「這將大大促進香港的教育和科研活動的展開，並帶動用戶群體迅速增長。」

促進中子散射研究

 

王教授與中國科學院高能物理研究所陳和生教授在中國科學院高能物理研究所及裘槎基金會的贊助下，在城大共同成立了中子散射科學技術聯合實驗室，用以開展多項尖端研究項目。在香港的大學教育資助委員會聯合實驗室資助計劃的支持下，王教授及其團隊成員正在開發一個功能材料的同位素標記平台，以便在中國散裂中子源進行精確的結構識別。該項目利用中國散裂中子源的中子來研究結構和能源材料，旨在加強香港實驗室的研究基礎設施。

此前，在裘槎基金會的支持下，王教授開辦了兩年一度的裘槎中子散射暑期課程。王教授表示：「我很享受與來自不同背景的年輕研究人員互動。通過加強香港科學界與中國散裂中子源之間的合作，培育更多從事中子散射研究的科學家，我們希望香港能受惠於這項不斷加強的科研活動。」

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