Um fenômeno que foi visto anteriormente quando pesquisadores simulam as propriedades de núcleos de planetas em pressões extremas, agora também foi observado em titânio puro à pressão atmosférica. Cadeias de átomos se espalham na velocidade da luz dentro do material sólido.

"O fenômeno que descobrimos muda a maneira como pensamos sobre o transporte de massa em metais. Ele explica as propriedades dos metais que temos, até agora, não foi capaz de entender. É muito cedo para dizer o que isso significa em termos práticos, mas quanto mais sabemos sobre como os materiais funcionam em diferentes condições, as melhores possibilidades que temos para desenvolver materiais com propriedades novas ou melhoradas, "diz Davide Sangiovanni, pesquisadora da Divisão de Física Teórica da LIU e autora principal de artigo já publicado em Cartas de revisão física .

Estrutura de cristal

Em materiais sólidos, como metais, os átomos estão dispostos em uma estrutura de cristal bem organizada, a distâncias definidas um do outro. A difusão normalmente ocorre como saltos "raros" isolados de átomos em espaços vazios (defeitos de cristal). Contudo, para alguns materiais, como condutores de íons rápidos em temperaturas elevadas, ou água ("gelo superiônico") e ferro nas pressões extremas encontradas nos núcleos planetários - longas cadeias de átomos / íons podem repentinamente começar a se mover a uma velocidade surpreendentemente alta como uma entidade. O processo ocorre em escalas de tempo de picossegundos ou nanossegundos, e não afeta a estrutura cristalina. O fenômeno às vezes é chamado de "difusão combinada, "" difusão superiônica "ou" difusão em forma de líquido, "e foi descrito em uma série de artigos teóricos.

A descoberta mais emocionante que ele fez, Contudo, junto com colegas da Linköping University e universidades na Alemanha e na Rússia, é que a mesma difusão pode ocorrer na fase cúbica de titânio puro, à pressão atmosférica normal e a uma temperatura abaixo do ponto de fusão.

Difusão concertada

Titânio, zircônio e háfnio, que estão todos no Grupo IVB da tabela periódica, têm várias propriedades características que os pesquisadores não foram capazes de explicar - até agora.

"No artigo, mostramos que as propriedades anômalas dos metais do Grupo IVB em sua estrutura cúbica se originam da difusão combinada, em que as cadeias atômicas se contorcem através do cristal sólido, "diz Davide Sangiovanni.