①课题来源与背景；晶体与无序固体是两个独立领域，已有很多研究。但两者交叉的晶体无序混合固体研究的还很少，尤其是晶界厚度对材料性质的研究几乎没有。本项目中，项目团队研究晶体与玻璃态之间的新颖过渡区，将两个领域连接起来。这类材料性质独特，但不易制备，其形成过程，相变行为，以及机理都非常缺乏了解，因为难以在固体内部观察单粒子的运动。而项目团队用胶体模型系统，能在光学显微镜下观测每个微米粒子的热运动轨迹，算出各种物理量。并用计算机模拟研究各种材料性质。主要成果是提出并研究了下面三个新颖问题
1. 除了预熔化和预结晶外，是否还有类似的相变前的表面浸润现象？
2. 无序固体(即玻璃态)可否像晶体那样具有表面预熔化？
3. 可否将多晶的Hall-Petch (HP)和inverse Hall-Petch (IHP)关系做拓展？
    这三个问题几十年前就可以被问出，却竟然无文献涉及，因此算是盲点问题。对问题1，我们提出晶体表面在固固转变前，在能形成极低界面能的共格界面下可形成同素异形晶体层，我们命名为表面预固固转变，并用模拟和胶体实验验证。此平衡态现象在几种非平衡过程中也可存在，并对其有相当影响。我们建议在几种原子分子晶体中寻找此类新现象。对问题2，我们胶体实验首次在单粒子尺度下测量了无序固体的表面层，发现都具有预熔化行为，首次将预熔化的概念从晶体推广到玻璃态。对问题3，著名的Hall-Petch和反Hall-Petch行为中，材料强度仅是晶畴大小的一元函数。我们系统测量了材料强度作为晶畴大小和晶界厚度的二元函数，因此对其做了首次推广。
    ②研究目的与意义；科研有探索性，没有预定目的。目的可以是了解晶界厚度如何材料性质，探索过程中遇见更有趣更容易的问题就应转去做这个未曾期望的目的。对结构如何影响固体材料性质具有基础意义。对制备超强材料等具有指导意义。
    ③主要论点与论据；计算机模拟可测材料强度，延展性，弹性模量等力学量。从而可以研究我们首次指出的盲点问题。
    ④创见与创新；首次研究了材料强度等力学量如何随(D,l)变化，D是平均晶畴直径,l是平均晶界厚度。
首次将著名的Hall-Petch和反Hall-Petch行为推广，即把强度随D变化的一元函数拓展到(D,l)的二维参数空间，应该是
能进入本科教科书级别的非常基础的重要成果，此一条足以超额满足任何项目要求。发现晶界厚度为6个粒子时，力学强度最大，延展性最大，可指导未来实验制造最大强度或延展材料。最重要的结果是提出晶体表面在固固转变前，在合适条件下可形成同素异形晶体层，我们命名为表面预固固转变，这是继预熔化和预结晶这两类已知的表面上的相变前驱体之后的第三类，并用模拟和胶体实验验证。它虽发表在《自然-物理》，但成果明显好于本组之前的《自然》，《科学》上的文章，因为之前我组以及本领域其他组的这类顶刊文章只是首次在单粒子尺度看到某些已知现象（比如预熔化），有时看到些新颖细节。而此处我们提出一类新现象，理论上论证其可以存在，并首次在单粒子尺度实验看到，以及模拟证实。这种平衡态相行为几十年前就能被提出，却无人提出，因此算盲点问题。平衡态相行为已被研究的很透，因此发现一类新现象很难得。相比大量液体到玻璃态转变的研究，其反过程玻璃熔化研究的很少，尤其在单粒子尺度上主要靠最近一些模拟工作，包括世界顶尖的玻璃态理论学家的近几年的模拟也主要是现象描述，缺乏理论。也缺乏单粒子尺度的实验。我们胶体实验首次在单粒子尺度下测量了无序固体的表面层，发现都具有预熔化行为，首次将预熔化的概念从晶体推广到玻璃态。另外我们还在二维下推广反Hall-Petch关系，发表在国产刊物National Science Open, 虽然此文有机会发表在更著名的老牌期刊，但由于项目负责人是期刊学术编委之一，且受到出版编辑与学术编辑两位熟人的邀稿，所以把这篇重要文章只投到了这个新刊物，以支持其发展）。更重要的对三维Hall-Petch和反Hall-Petch关系的推广已写完初稿，正在修改。

     ⑤社会经济效益，存在的问题；基础研究尚无经济效益。模拟得到调节(D,l)到何数值材料强度最大，延展性最好，
可指导材料制备，有巨大潜在经济价值，或非经济如军事价值，毕竟以往文献从未系统调节(D,l)研究材料性质如何变化。
对延展性的模拟只能做到几百万粒子的小系统，未来计算机或算法进步模拟大系统才能更准确的预言实验。但对强度的Hall-Petch方面的研究小系统足够。
    ⑥历年获奖情况：无。