O vidro metálico é uma importante liga avançada, promissora para amplas aplicações de engenharia. Aparece como uma forma sólida em muitos aspectos, com bela aparência de metal, elasticidade superior, alta resistência e uma estrutura atômica densamente compactada.
No entanto, esta noção totalmente sólida foi agora contestada. O Prof. Bai Haiyang do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências (CAS) mostrou recentemente a existência de átomos semelhantes a líquidos em vidros metálicos. Esses átomos herdam a dinâmica dos átomos líquidos de alta temperatura, revelando a natureza dos vidros metálicos como parte-sólido e parte-líquido.

Os resultados foram publicados em Nature Materials .

A matéria condensada geralmente pode ser classificada nos estados sólido e líquido. Sob condições extremas ou em sistemas específicos, a matéria existe em estados especiais que exibem simultaneamente algumas propriedades de sólidos e líquidos. Nesse caso, os sólidos podem conter átomos semelhantes a líquidos que se difundem rapidamente e podem se mover rapidamente mesmo em baixas temperaturas.

Por exemplo, o gelo entra em um estado "superiônico" sob alta pressão em altas temperaturas. Nesse estado, os átomos de H podem se difundir livremente enquanto os átomos de O estão fixos em suas sub-redes. Esses estados especiais também são observados no núcleo interno da Terra e nos materiais condutores de lítio de baterias avançadas, que estão atraindo cada vez mais atenção na ciência e na engenharia.

Neste estudo, os pesquisadores revelaram que existem átomos semelhantes a líquidos em vidros metálicos densamente compactados. Combinando extensos experimentos dinâmicos e simulações de computador, eles descobriram que quando a viscosidade de um líquido se desvia do comportamento de Arrhenius, nem todos os átomos participam do fluxo cooperativo e da subsequente solidificação. De fato, alguns átomos podem manter o comportamento líquido de Arrhenius mesmo quando o sistema é resfriado a um estado de vidro, aparecendo assim como átomos persistentes semelhantes a líquidos que levam a um relaxamento rápido em temperaturas bastante baixas.

"Um sólido vítreo é essencialmente sólido e uma pequena parte líquida. Mesmo à temperatura ambiente, átomos semelhantes a líquidos em um sólido vítreo podem se difundir tão facilmente quanto em seu estado líquido, com uma viscosidade determinada experimentalmente tão baixa quanto 10 7 Pa·s, enquanto a viscosidade da parte sólida é maior que 10 ¹³ Pa·s", disse o Prof. Bai.

Esses achados fornecem uma imagem microscópica mais clara dos óculos. Essa nova imagem pode ajudar os cientistas a entender melhor como as propriedades dos materiais de vidro estão relacionadas à sua dinâmica. Por exemplo, átomos semelhantes a líquidos controlam a anelasticidade dos vidros e podem afetar sua ductilidade.

Além disso, a forte relação entre átomos semelhantes a líquidos e estrutura desordenada também tem implicações para o estudo da origem topológica da difusão rápida em sólidos, como matérias de estado superiônico e condutores iônicos. + Explorar mais

Núcleo interno da Terra:uma mistura de Fe sólido e elementos leves semelhantes a líquidos