Study of energy vs misorientation for grain boundaries in gold by crystallite rotation method—I. [001] Twist boundaries

Small gold crystallites (~ 50–80 nm dia) were welded to thin film [001] single crystal gold substrates at a series of predetermined [001] twist angles in the range 0–45°. A pure [001] twist boundary therefore existed in each welded neck region which could be observed directly by transmission electron microscopy at normal incidence. Upon annealing, the crystallites rotated around [001] when the boundary energy varied with θ. The crystallites rotated into three misorientations corresponding to the special ∑1 and ∑5 misorientations and a symmetry related misorientation at θ = 45°. These results indicate the existence of grain boundary dislocation (GBD) related cusps on the boundary energy vs θ curve at ∑1 and ∑5. The rotations occurred conservatively by the motion of screw GBDs which could be observed directly by the transmission microscopy in certain regimes of θ. The results are relevant to recent calculations of the energies of [001] twist boundaries and the applicability of the GBD/structural unit model for grain boundaries. De petits cristallites d'or (~ 50 à 80 nm de diamètre) ont été soudés sure des substrats d'or monocristallins en couches minces [001] à une série d'angles de torsion [001] prédéterminés entre 0 et 45°. Il existe donc un joint de torsion pure [001] dans chaque région de soudure, que nous avons pu observer directement par microscopie électronique en transmission sous incidence normale. Au cours d'un revenu, les cristallites tournaient autour de [001] lorsque l'énergie du joint variait avec θ. Les cristallites tournaient vers trois désorientations qui correspondaient aux cas spéciaux ∑1 et ∑5 et à une désorientation reliée par symétrie à θ = 45°. Ces résultats montrent l'existence de discontinuités liées aux dislocations intergranulaires (DI) sur les courbes de l'énergie du joint de grains en fonction de θ pour ∑1 et ∑5. Les rotations s'effectuaient de manière conservative par le déplacement de DI vis que l'on pouvait observer directement par microscopie électronique en transmission pour certaines valeurs de θ. Ces résultats concernent des calculs récents de l'énergie de joints de torsion [001] et l'applicabilité du modële DI/unité structurale aux joints de grains. Kleine Goldkristallite (Durchmesser ~ 50–80 nm) wurden auf dünne, einkristalline [001]-orientierte Goldkristalle in einer Reihe vorbestimmter [001]-Drillwinkel zwischen 0 und 45° aufgeschweiβt. Daher ergab sich in jedem geschweiβten Bereich einer reine [001]-Drillgrenze, die i