Pd_42,5 Ni_7,5 Cu₃₀ P₂₀ (PNCP) é considerado o campeão dos vidros metálicos a granel devido à sua capacidade de formação de vidro (GFA), mas as configurações atômicas que levam a essa propriedade permanecem desconhecidas. Recentemente uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Prof. Shinya Hosokawa da Universidade de Kumamoto, no Japão, analisou as configurações atômicas do PNCP, comparou-o com ligas anteriores e encontrou suas configurações características e a origem de seu GFA. Isso pode ajudar os engenheiros a criar melhores vidros metálicos.
O vidro metálico é um material revolucionário que combina a flexibilidade do vidro com a resistência dos metais. Estes são feitos resfriando rapidamente um metal líquido ou liga, de modo que os átomos congelem em um padrão aleatório, muito parecido com os líquidos, em vez do padrão regular dos metais normais. Esse padrão aleatório semelhante a um líquido também é visto no vidro, dando nome ao material. Pd_42,5 Ni_7,5 Cu₃₀ P₂₀ (PNCP) é considerado muito melhor do que qualquer uma de suas ligas originais, Pd₄₀ Ni₄₀ P₂₀ (PNP), que mostra um GFA e Pd ligeiramente piores₄₀ Cu₄₀ P₂₀ (PCP), que apresenta um GFA muito pior do que o PNCP. No entanto, as configurações atômicas características do PNCP, que o tornam um excelente vidro metálico, permaneceram um mistério.

Em um artigo recente que foi disponibilizado on-line em 25 de agosto de 2022 e publicado no Journal of Non-Crystaline Solids , uma equipe de pesquisadores do Japão, Alemanha, França, Hungria e Reino Unido nos trouxe um passo mais perto de resolver esse mistério. Liderados pelo professor Shinya Hosokawa da Universidade de Kumamoto, no Japão, eles analisaram com sucesso a estrutura atômica do PNCP e a compararam com a estrutura atômica do PNP e do PCP para encontrar as configurações características que podem levar ao excelente GFA do PNCP.

"Embora estudos anteriores tenham tentado formular regras que possam prever a GFA de vidros metálicos, elas não foram verificadas experimentalmente. Nossas descobertas mostram que essas regras podem não ser verdadeiras. Além disso, nossa pesquisa lança luz sobre os próximos passos que devem ser levados para entender como as configurações atômicas de outros vidros metálicos afetam sua GFA", disse o Prof. Hosokawa.

Através de múltiplas técnicas de observação como espalhamento anômalo de raios X, difração de raios X e difração de nêutrons, as configurações atômicas de uma amostra de PNCP de 3 mm de diâmetro foram elucidadas. Estes foram analisados ​​usando técnicas como modelagem reversa de Monte Carlo. As observações foram então comparadas com as semelhantes de PNP e PCP.

A equipe encontrou diferenças distintas nas configurações atômicas do PNCP em comparação com suas ligas originais. Para começar, o PNCP apresentou mais heterogeneidade em seus metais secundários, níquel e cobre, em comparação com os metais secundários em PNP (ou seja, níquel) e PCP (ou seja, cobre). Níquel e cobre não foram distribuídos uniformemente no PNCP. Além disso, a equipe observou arranjos icosaédricos aumentados em torno de níquel e cobre no PNCP. Por fim, os resultados da homologia persistente (PH), um método para calcular a topologia de compostos, mostraram que o PNCP continha os maiores anéis de PH de cobre de qualquer vidro metálico a granel à base de paládio.

A partir dessas descobertas, os pesquisadores concluíram que no PNCP, a parte ligeiramente covalente (feita por paládio e fósforo, ou Pd-P) e a parte metálica (feita por níquel e cobre) são inter-relacionadas, e isso leva ao PNCP excelente GFA. O Prof. Hosokawa explica por que essas descobertas são úteis:"Nossos resultados podem ajudar outras pessoas a entender as origens da excelente capacidade de formação de vidro em muitos vidros metálicos, não apenas no PNCP. Pesquisas adicionais podem se basear nos nossos e ajudar a desenvolver melhores vidros metálicos no futuro. "

Os vidros metálicos têm boa flexibilidade, força e resistência à corrosão. Assim, há um enorme potencial no uso desses materiais. Avanços como esse podem tornar o uso de vidros metálicos mais comuns em nosso mundo e nos aproximar um passo da realização do potencial desses materiais únicos. + Explorar mais

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