近期，我院分析测试中心负责人伞星源博士与上海交通大学、美国西北大学等国内外多家研究机构合作，通过像差校正透射电子显微学结合第一性原理计算，成功解析了生物文石中孪晶、层错、不全位错等缺陷结构，相关工作“Uncovering the crystal defects within aragonite CaCO3”以河北大学为第一单位发表在《PNAS》(2022，119，14, e2122218119)，伞星源博士为论文第一作者。
对称与守恒是现代物理学研究的重要内容，宇宙的形成、物种的起源、生物多样性、以及丰富多彩的分子结构等均与对称性的破缺息息相关。晶体缺陷造成的局域对称性的破坏对于材料的性能有着至关重要的作用，材料中各层次结构缺陷与其力、热、光、电磁等诸多性能紧密联系。伞星源博士及其合作者结合像差校正透射电子显微学（图1）、晶体学和密度泛函理论计算，在原子尺度给出了生物文石完整的孪晶要素，解析了其不全位错、层错模型，并且报导了一种潜在的通过不全位错堆积形成纳米晶的能量耗散模型，这些工作丰富了人们对于其晶体结构及变形行为的认识，对于未来仿生材料的强度-塑性结合设计起到了参考作用。
图1. 文石结构中缺陷的原子尺度表征
《PNAS》杂志全称《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》，是被引用次数最多的综合学科文献之一。自1914年创刊至今，PNAS提供具有高水平的前沿研究报告、学术评论、学科回顾及前瞻、学术论文，主要报道生物、健康、物理学、化学和地球科学等自然科学领域的重要研究进展。本工作得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金和河北大学高水平引进人才项目等资金支持，也是物理学院球差电镜公共测试平台产出的又一重要成果。
论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2122218119
