Uma das muitas rotas possíveis para materiais de última geração - aqueles que permitem novos avanços no armazenamento de dados, dispositivos eletrônicos, e materiais de construção estruturais mais leves e fortes - é através do super-resfriamento de metais em uma categoria de ligas chamadas 'vidro metálico, 'sem padrão regular ou cristalino de estrutura atômica (os cientistas chamam de "amorfo"). Ao contrário do vidro comum ou de janela, Contudo, esses vidros metálicos são excelentes condutores elétricos, tornando-os promissores para todos os tipos de aplicações de tecnologia.

Quando o vidro metálico é aquecido a uma temperatura muito mais baixa do que seu ponto de fusão, novos estados imprevisíveis da matéria aparecem. Algumas dessas estruturas de materiais incomuns contêm pequenas ilhas ou fragmentos de sólidos cristalizados, aqueles que podem ter propriedades potencialmente úteis.

"O desafio é entender como essas ligas se formam, e como podemos controlar sua formação sob essas condições; nenhum modelo existente pode prever sua existência devido às grandes variações da mobilidade atômica em diferentes temperaturas, "disse Lin Zhou, um cientista do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA. "Medições experimentais do caminho de transição são essenciais para estabelecer modelos confiáveis ​​para superar esse desafio. Essa será a chave para fazer esses materiais de forma controlada, com exatamente as propriedades que queremos ter. "

Especialistas na captura de detalhes de nível atômico de transformações de materiais complexos, Zhou e outros cientistas da Divisão de Ciências e Engenharia de Materiais do Laboratório Ames derreteram, super-resfriado e depois reaquecido um modelo de liga de alumínio e samário, e monitorou o processo de reaquecimento em tempo real com uma combinação de difração de raios-X de alta energia e microscopia eletrônica de transmissão.

Os vídeos capturaram crescimento lento, nanocristais crescentes de alumínio colocados irregularmente, que são engolfados no complexo intermetálico de formação mais rápida do metal vítreo, um processo denominado desvitrificação. Esses resultados anormais foram surpreendentes, mas ajudou a explicar alguns resultados confusos de experimentos anteriores.

"Anteriormente, tiraríamos conclusões comparando imagens estáticas antes e depois da transformação com modelos teóricos, "disse Zhou." Com essas técnicas, temos informações muito mais precisas para explicar essas transformações. "

A pesquisa é discutida mais detalhadamente no artigo, "Uma reação eutética anormal metaestável em nanoescala revelada por observações in situ, "de autoria de Lin Zhou, Fanqiang Meng, Shihuai Zhou, Kewei Sun, TaeHoon Kim, Ryan Ott, Ralph Napolitano, e Matthew J. Kramer; e publicado em Acta Materialia .