Imagem do microscópio eletrônico de transmissão de nanobastões de vidro metálico. Crédito:Judy Cha
Os pesquisadores descobriram que o líquido tem estrutura em certas circunstâncias, e que esta estrutura influencia significativamente a misteriosa e complexa formação dos vidros metálicos.
Moldável como plástico, mas forte como metal, vidros metálicos são uma classe relativamente nova de materiais feitos de complexos, ligas multicomponentes. Suas propriedades únicas vêm de como seus átomos se acomodam em um arranjo aleatório quando eles esfriam de um líquido para um sólido. Mas controlar esse processo - e capitalizar totalmente esses materiais - provou ser complicado, já que tanto ainda se desconhece sobre o que acontece no processo de resfriamento.
Um novo estudo, publicado em Nature Communications , fornece algumas respostas.
Os pesquisadores, liderado por Judy Cha, Carol e Douglas Melamed Professor Assistente de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais, descobriram que vidros metálicos no estado líquido formarão estruturas cristalinas periodicamente - seus átomos que se movem livremente se organizam em certos padrões. Isso acontece na interface do líquido e do sólido - isto é, quando o material fundido solidificou parcialmente, o líquido adjacente forma uma estrutura que faz com que a porção sólida cresça até 20 vezes mais rápido do que faria de outra forma.
Judy Cha em seu laboratório de Yale. Crédito:Yale University
"Estamos destacando essa lacuna em nosso conhecimento, "disse Cha, que também é membro do Instituto de Ciências da Energia de Yale no Campus Oeste. “O campo de cristalização é muito maduro, mas as questões fundamentais permanecem abertas. "
Para o estudo, os pesquisadores usaram microscopia eletrônica de transmissão para observar em tempo real o processo de cristalização em varetas de vidro metálico em nanoescala. Ser capaz de observar o material em escala atômica, eles descobriram que o vidro metálico se cristalizaria a uma taxa de 15 a 20 átomos por segundo se o líquido formasse uma estrutura. Quando não tinha estrutura, a taxa era de cerca de três a cinco átomos por segundo.
Yujun Xie, um Ph.D. candidato no laboratório de Cha e autor principal do artigo, disse que o próximo passo é ampliar as aplicações do que aprenderam.
"Como nosso estudo dá algumas dicas sobre a formação de outros materiais, e como podemos projetar a formação e a estrutura de outros materiais? ", disse ele.
Os outros autores do estudo são Sungwoo Sohn, Minglei Wang, Huolin Xin, Mark D. Shattuck, Corey S. O'Hern, e Jan Schroers.
