低温下表面能的原子级起源与温度依赖：断裂键规则扩展

本文标题"Atomistic origin and temperature dependence of surface energetics: an extended broken bond rule"探讨了表面能这一关键概念的全新理解和其与温度变化的深刻关联。作者们，孙长庆、王泽明、郑卫涛和顾明珠，分别来自吉林大学汽车材料国家重点实验室以及新加坡南洋理工大学的电子与电子工程学院，他们在研究中提出了两个对表面能及其在表面过程中的作用至关重要的核心概念。 首先，他们引入了一个新的术语——“表面皮肤能量密度增益”，这是衡量单位体积内表面区域的能量提升。这种增益反映了表面层中原子排列的有序性和相互作用强度，直接影响表面力学性质，如硬度和强度，因为这些特性取决于表面原子间键合的强度和稳定性。 其次，他们提出的另一个重要概念是“形成时保留的离散原子间结合能”。这强调了表面形成过程中每个孤立原子的剩余能量，对于化学反应活性至关重要。离散原子的键长缩短和强度增强在低温下尤其明显，导致表面的化学反应性和热力学稳定性表现出非线性温度依赖性。 文章还提到了单键能量和体积测量的复现性实验，这些数据为深入理解表面能提供了实证基础。通过细致的原子尺度分析，研究人员揭示了温度如何影响这些微观结构特征，从而影响表面的宏观行为，如吸附、扩散和腐蚀等表面过程。 这篇文章不仅扩展了对表面能的传统认识，还为解释和预测不同温度条件下的表面行为提供了一种定量的理论框架，对于材料科学，尤其是纳米材料和表面工程等领域具有重要的理论价值和实际应用意义。