Os materiais que têm uma estrutura desordenada sem padrão de repetição regular são descritos como amorfos. Esses materiais podem ser encontrados na natureza e também têm uma variedade de aplicações em tecnologia. Contudo, a natureza desordenada desses materiais os torna mais difíceis de caracterizar do que as estruturas cristalinas.

Agora, pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio demonstraram que a estrutura de uma classe particular de líquidos e materiais amorfos, conhecidos como formadores de vidro tetraédrico, pode ser entendido a partir de medições experimentais. Suas descobertas foram publicadas em Avanços da Ciência .

Quando um material cristalino espalha raios-X ou nêutrons, ele produz um padrão bem definido como resultado de sua estrutura. Em contraste, os padrões produzidos por líquidos e materiais amorfos apresentam amplos picos que não fornecem o mesmo grau de informação. Contudo, líquidos e materiais amorfos que tendem a formar uma rede, como sílica e silício, são conhecidos por exibir uma característica chamada primeiro pico de difração acentuado (FSDP).

Muitas teorias ligando as propriedades do FSDP à estrutura do material relacionado foram apresentadas; Contudo, ainda não há um consenso aceito sobre o que dá origem a essas características. Agora, os pesquisadores demonstraram que o FSDP é o resultado da natureza tetraédrica da ordem local dos átomos no líquido.

"A natureza covalente da ligação nos líquidos que estudamos resulta em um certo grau de organização em nível local, embora o pedido não se estenda por um longo intervalo, "O autor correspondente do estudo Hajime Tanaka explica." Nós nos concentramos na estrutura da unidade tetraédrica que se forma nos materiais, e, como resultado, estabeleceram um modelo que é capaz de apoiar uma série de descobertas experimentais. "

Os pesquisadores testaram seu modelo de tetraedro usando dados simulados e experimentais para vários óxidos, haleto, calcogeneto, e materiais monoatômicos nos estados líquido ou amorfo. Os resultados foram capazes de explicar a origem do FSDP, bem como outros picos e recursos de maior número de onda.

"Nós mostramos evidências diretas de uma estrutura de dois estados em que ordem e desordem coexistem na mesma rede formadora de líquido, "O primeiro autor, Rui Shi, explica." Esperamos que nossas descobertas levem a uma melhor compreensão das propriedades dos líquidos e vidros tetraédricos, e, conseqüentemente, ter um impacto em áreas como ciências da terra e materiais semicondutores. "

A ligação direta entre os dados que podem ser adquiridos usando técnicas padrão e informações estruturais quantitativas sobre o grau e a amplitude da ordem local demonstra a importância prática e o potencial do modelo apresentado.