Under bara de första månaderna av 2024, tidskriften Nature har publicerat två vetenskapliga artiklar författade av Kun Luo, en postdoktoral forskarassistent vid Iowa State University inom materialvetenskap och ingenjörsvetenskap.
"Min forskning syftar till att reda ut de grundläggande mekanismerna som styr beteendet hos olika material," skrev Ken Luo i en kort biografi, "som banar väg för utveckling av innovativa och högpresterande material inom olika industrier."
Luo har en bakgrund inom experimentell vetenskap och studerar superhårda material med hjälp av tekniker inom högtrycksfysik. Han har också expertis inom teoretiska simuleringar med hjälp av maskininlärningsverktyg för att upptäcka mikrostrukturerna i material.
"Under hela min karriär har jag insett vikten av teoretisk simulering för att förklara de atomära mekanismerna bakom materialens makroskopiska beteende", sa han.
I Iowa State arbetar han "för att fortsätta utforska mekanismerna bakom materiella beteenden."
För dessa två Natur studier (och en annan Natur artikel publicerad i juli 2022, som han var den första författaren till, "Koherenta gränssnitt styr direkt transformation från grafit till diamant"), använde Luo samma verktyg och tekniker för att bidra med resultat.
Han började med riktiga atomarrangemang med hjälp av de bästa tillgängliga elektronmikroskopdata, vilket gav tvådimensionella bilder. Luo använde dessa bilder för att konstruera tredimensionella atommodeller med datorprogram manuellt.
"För närvarande kan experiment inte observera utvecklingen av dessa mikrostrukturer på plats under fasövergångar, rörelser eller deformationsprocesser," sa Luo. "Därför kan effektiva beräkningssimuleringar ge oss en solid teoretisk grund för att avslöja mekanismerna bakom dessa fenomen, vilket i slutändan leder till övertygande slutsatser."
Luo sa att studien som beskrivs i 2022 Nature uppsats om den direkta omvandlingen från grafit till diamant resulterade i upptäckten av ett nytt material som heter Gradia, ett material som har patenterats i USA.
Gradia har mekaniska och elektriska egenskaper – som superhårdhet och konduktivitet – som Luo sa skulle kunna tillämpas på ny teknik.
Han sa den senaste Naturen papper om keramiska material som kan formas och formas som metaller kan ha tillämpningar som värmebeständiga eller isolerande konstruktionsmaterial.
Luos atomstrukturmodeller "är verkligen verktyg för grundläggande vetenskap för att avslöja nya material", sa han, "och samtidigt öppnar de portarna för mer praktiska tillämpningar."
Mer information: Yongjun Tian, tvinnat skikt av bornitridkeramik med hög deformerbarhet och styrka, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07036-5. www.nature.com/articles/s41586-024-07036-5
Ke Tong et al, Strukturell övergång och migration av inkoherent tvillinggräns i diamant, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-023-06908-6 www.nature.com/articles/s41586-023-06908-6
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av Iowa State University
