在近三十年来的大量研究中科学家们发现，纳米材料的强度与其尺度之间存在一个明显的反比关系：基于经典的Hall–Petch理论，材料尺寸越小，强度越大。然而，随着近年来原位电镜技术的快速发展，越来越多的实验证据却指向一个相反的事实：在10纳米以下尺寸，越小越强的趋势往往不复存在，材料反而随尺寸减小而快速变弱。

近日，前沿院王昭老师课题组发表在纳米材料领域权威期刊《纳米快报》（Nano Letters，影响因子13.592）上的一篇论文尝试给出答案：当材料尺寸下降到10纳米以下，会因为表面能的变化而发生原子扩散的快速加剧，而正是这种微扩散使得材料的力学性能发生巨变，甚至打破了多年来确信不疑的Hall–Petch关系。这些结果使得解释纳米材料的“越小越弱”现象成为可能。文中利用Zener-Hollomon分析，深入探讨了微观接触的强度S、尺度L、温度T和应变速率R四者之间的关系并给出新模型，为随后的实验研究奠定了一定的物理基础。

该课题由前沿院材料物理中心王昭老师等人指导完成。该团队致力于研究纳米材料的极端力学性能，前期工作成果已经以西安交通大学为第一或通讯单位发表于Nano Letters，Journal of the American Chemical Society，NPG Asia Materials等知名期刊。该项目得到了国科金及“973”和“985”项目的经费支持。

全文链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b02306