Determination of crystal structures of nanocrystalline or amorphous compounds is a great challenge in solid states chemistry and physics. Pair distribution function (PDF) analysis of X-Ray or neutron total scattering data has proven to be a key element in tackling this challenge. However, in most cases a reliable structural motif is needed as starting configuration for structure refinements. Here, we present an algorithm that is able to determine the crystal structure of an unknown compound by means of an on-the-fly trained machine learning model that combines density functional theory (DFT) calculations with comparison of calculated and measured PDFs for global optimization in an artificial landscape. Due to the nature of this landscape, even metastable configurations can be determined.
The atomic lensing model: new opportunities for atom-by-atom metrology of heterogeneous nanomaterials
原子透镜模型已被提出作为促进异质纳米晶体中的原子计数的有前途的方法[KHW van den Bos et.等，物理学评论Lett. 116（2016）246101]在这里，图像模拟将验证该模型，该模型将动态衍射描述为单个原子聚焦入射电子的叠加。它将被证明，该模型是可靠的，在环形暗场制度的晶体列包含几十个原子。通过使用统计检测理论的原则，它将表明，该模型提供了新的机会，检测成分的差异。
Visualizing Millisecond Atomic Dynamics of Nanocrystals in Liquid
Department of Chemistry, University of Chicago（芝加哥大学化学系）；James Franck Institute, University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所）；Department of Chemical and Biological Engineering, and Institute of Chemical Processes（首尔大学化学与生物工程学系及化学工艺研究所）；Seoul National University（加州大学伯克利分校化学系）；Department of Chemistry, University of California（芝加哥大学普里茨克尔分子工程学院）；Berkeley（劳伦斯伯克利国家实验室）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（卡弗里能源纳米科学研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室分子铸造中心）；Kavli Energy NanoScience Institute（韩国基础科学研究院纳米粒子研究中心）；Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory（首尔大学工程学院工程研究院）；Center for Nanoparticle Research, Institute for Basic Science (IBS)（首尔大学先进融合技术研究所）；Institute of Engineering Research, College of Engineering（首尔大学现代汽车集团-首尔大学联合电池研究中心）；Seoul National University；Advanced Institute of Convergence Technology, Seoul National University；Hyundai Motor Group-Seoul National University (HMG-SNU) Joint Battery Research Center (JBRC), Seoul National University
Atomic-Scale Investigation on the Ultra-large Bending Behaviours of Layered Sodium Titanate Nanowires
一维层状钛酸盐纳米材料在许多领域有着重要的应用，对其力学性能的研究是十分重要的。本文利用透射电子显微镜对一种陶瓷层状钛酸盐（Na 2 Ti 2 O 4（OH）2）纳米线的弯曲性能进行了原子尺度的非原位和原位研究。纳米线沿方向具有柔性<100>，最大弯曲应变可达37%。通过分析缺陷的行为，这种陶瓷材料的独特的弯曲性能被发现与位错的一种新的安排，一个可访问的成核和沿轴向方向的运动导致从弱的静电相互作用之间的TiO 6层和低b/a比。这些结果提供了开创性的和关键的理解层状钛酸盐纳米线家庭和潜在的其他一维纳米材料的层状晶体结构的弯曲行为。
Specimen preparation for atom probe tomography analysis of complex multifunctional nanoparticles and nanostructures: state-of-the-art and challenges
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Korea University（高丽大学）；Univ Rouen Normandie, CNRS, INSA Rouen Normandie, Groupe de Physique des Matériaux, UMR 6634（鲁昂诺曼底大学、法国国家科学研究中心、鲁昂诺曼底国立高等工程师学院、材料物理小组、UMR 6634）
Atomic structure of amorphous SiN: combining Car-Parrinello and Born-Oppenheimer first-principles molecular dynamics
采用第一性原理分子动力学描述了非晶SiN的原子结构，非化学计量的化合物属于Si $_x$ N $_{y}$家族。为了通过液体的冷却来产生非晶态，利用Car-Parrinello和Born-Oppenheimer方法来获得具有相当大的原子迁移率的系统。在高温下，由于SiN的特殊电子结构，表现出间隙闭合效应，不能遵循Car-Parrinello方法，因为涉及离子和电子自由度的非绝热效应确实发生。通过采用Born-Oppenheimer方法克服了这个缺点，该方法允许在$T$ = 2500 K下实现显著的离子扩散。从这个高扩散的样品，在室温下的非晶状态，得到淬火速率为10 K/ps。创建了四种不同的模型，它们的大小和热循环不同。我们发现，原子N的子网具有与化学计量材料Si $_3$ N $_4$中相同的环境，因为N主要与Si三重配位。还可以发现Si原子与四个N原子配位，如在Si $_3$ N $_4$中，但是它们中的相当大一部分与一个、两个、三个甚至四个Si形成同极键。我们的结果与文献中已有的模型没有太大的不同，但它们具有更高的统计精度，并且更精确地将室温作为分析非晶态结构的参考温度条件。
CbLDM: A Diffusion Model for recovering nanostructure from atomic pair distribution function
School of Statistics and Data Science, Nankai University, Tianjin 300071, China（统计与数据科学学院，南开大学，天津300071，中国）；NITFID, School of Statistics and Data Science, Nankai University, Tianjin 300071, China（NITFID，统计与数据科学学院，南开大学，天津300071，中国）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University, New York, NY, 10027, USA（应用物理与应用数学系，哥伦比亚大学，纽约，NY，10027，美国）；Department of Materials, University of California, Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93101（材料系，加州大学，圣巴巴拉，CA 93101）
