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当材料的特征尺寸减小到纳米量级，其表面和界面原子将强烈"感受"到边界的存在，而引起异常高的能量和应力。能量学计算表明，纳米线的稳定结构和亚稳结构似乎与完整晶体的相互发生了交换。倘若纳米线小于临界尺寸，表面能和表面应力将促使纳米线自发从＜001＞取向转变为＜011＞。对于多层纳米线，附加界面能和界面应力可进一步扩大这个特征尺寸范围。针对Au-Pd多层纳米线的分子动力学模拟发现，较低温下自发结构转变是通过原子层的滑移和孪生，而在较高温下是通过非晶化-晶化过程来实现。