构建非晶固体结构与性能关系是实现对其性能进行有效调控的根本依据, 也是制约其获得更为广泛应用的关键瓶颈。围绕这一非晶领域重要科学问题, 我们从非晶结构创新和能量调控展开研究, 利用非晶合金在原子结构上短程有序、长程无序, 且金属键占主导的独特结构优势, 以非晶合金作为前驱体通过添加非金属氧元素引入离子键、共价键, 基于不同化学键的有效混合和调控, 实现对该非晶体系成分、结构和性能的连续可调, 诱导金属-绝缘体转变, 制备出导电性能涵盖金属、半导体和绝缘体的新型非晶材料。力学性能上, 利用双相玻璃结构中金属玻璃强化相和玻璃-玻璃界面的耦合作用, 从根本上改变脆性氧化物玻璃的变形机制, 由高度局域的非均匀变形转变为非局域的近似均匀变形, 打破强度-塑性权衡准则, 制备出具有拉伸塑性的氧化物玻璃基塑性玻璃; 光学、电学、磁学性能上, 通过打开带隙, 制备出一系列不同金属基的宽带隙非晶氧化物, 利用薄膜干涉原理, 构造可见光波段全波谱可调的滤波结构; 基于不同磁性非晶合金体系制备出室温磁性半导体, 打破磁性-半导体电性权衡准则, 在此基础上提出了制备不同导电类型高居里温度磁性半导体的设计准则。我们基于非晶合金发展出统一制备涵盖金属、半导体、绝缘体的全类型非晶材料的新方法, 利用引入的非晶界面特征在构建非晶结构和性能关系的同时, 加深认识和解析玻璃态本质和玻璃转变现象。

陈娜, 女, 清华大学材料学院副研究员, 国家自然科学基金委优青项目获得者。2008年在清华大学获得博士学位。2008年至2010在日本东北大学从事博士后研究, 2010年-2013年在日本东北大学担任助理教授, 2013年3月入职清华大学材料学院。长期在非晶态金属材料领域从事研究工作, 注重实验创新与理论探索相结合, 在非晶态磁性半导体、纳米金属玻璃、块体非晶合金的开发及应用等方面开展了较为系统深入的研究。基于对新材料和新现象的探索研究, 提出了纳米非晶合金的设计新思路, 实现了难以互溶的非晶合金的纳米尺度的复合, 为调控非晶材料的性能提供了有效的途径, 在传统非晶合金结构和纳米晶体材料结构之间架起了桥梁, 丰富了已有非晶态金属材料的类型; 提出了一种把磁性非晶合金转变为磁性半导体的方法, 制备出兼具磁性和半导体电性的新型的室温磁性半导体材料, 成果入选中国非晶合金十大新闻。在Nat. Commun., Acta Mater.等期刊上发表SCI论文100余篇; 申请和获授发明专利14项, 包括日本和美国专利各1项; 多次在本领域重要国际学术会议做邀请报告; 获得首届中国非晶合金杰出青年科学家奖; 兼任国际期刊Journal of Alloys and Compounds的编辑。