p Os pesquisadores da ciência dos materiais desenvolveram um modelo que pode explicar as irregularidades em como os átomos se organizam nos chamados "limites dos grãos" - a interface onde dois materiais se encontram. Ao descrever o empacotamento de átomos nessas interfaces, a ferramenta pode ser usada para ajudar os pesquisadores a determinar como os limites dos grãos afetam as propriedades das ligas metálicas e outros materiais. p "Sabemos que esses limites de grão influenciam as características do material por muitas décadas, "diz Srikanth Patala, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor assistente de ciência dos materiais e engenharia na NC State University. "Mas tem sido extremamente difícil entender como são esses defeitos em nível atômico e, Portanto, para entender como essas irregularidades estruturais afetam a resistência de um material, rigidez, ductilidade e assim por diante.

p "Agora temos uma ferramenta que nos permite ver e realmente entender como essas estruturas atômicas desordenadas realmente se parecem - e isso é um grande passo para descobrir exatamente o que está acontecendo, "Patala diz.

p A maioria dos materiais tem uma estrutura atômica particular que é bastante regular. Por exemplo, o alumínio tem uma estrutura cúbica, com átomos que se alinham em longas cadeias de cubos, enquanto o titânio se forma no que são basicamente pilhas de hexágonos. Mas quando dois materiais se encontram, como em uma liga de metal, estes arrumados, estruturas organizadas se chocam, criando o limite de grão desordenado.

p O modelo desenvolvido no grupo de pesquisa de Patala encontra formas tridimensionais irregulares dentro do limite do grão, classifica-os e, em seguida, identifica os padrões dessas formas irregulares.

p "Avanços na microscopia podem nos ajudar a capturar imagens de como os átomos estão dispostos em um contorno de grão, mas não sabemos realmente o que estamos olhando - você pode conectar os pontos da maneira que quiser, "Patala diz." Nossa ferramenta ajuda a discernir padrões de características geométricas em uma paisagem atômica que pode parecer caótica.

p "Agora que esses padrões podem ser identificados, a próxima etapa é para pesquisadores computacionais - como eu - trabalhar com pesquisadores experimentais para determinar como esses padrões afetam as propriedades de um material, "Patala diz.

p Assim que o efeito dos padrões for bem compreendido, essa informação pode ser usada para melhor identificar os pontos fortes e fracos de tipos de limites de grãos específicos, agilizando o desenvolvimento de novas ligas ou outros materiais.

p A ferramenta, chamado de modelo de unidade poliédrica, pode ser usado para modelar limites de grão para qualquer material em que a atração entre os átomos é governada exclusivamente pela distância entre os átomos, como metais e sólidos iônicos - incluindo algumas cerâmicas. Contudo, a abordagem não funciona para materiais, como carbono, que formam as chamadas ligações direcionais.

p "Atualmente, estamos trabalhando para disponibilizar publicamente o Modelo de Unidade Poliédrica por meio de software de código aberto, "Patala diz." Planejamos lançá-lo até o final do ano, e, com sorte, mais cedo. "

p O papel, "Um modelo de unidade poliédrica tridimensional para a estrutura de limite de grãos em metais fcc, "é publicado na revista Nature npj materiais computacionais .