Quando temperatura ou pressão são aplicadas a um material, seu estado muda de líquido para sólido ou permanece sólido, mas apresenta alterações estruturais. Essa mudança é chamada de transição ou mudança de fase.



O vidro é um sólido não cristalizado. Quando um líquido é resfriado rapidamente, ele se torna um líquido super-resfriado, evitando a cristalização além de seu ponto de congelamento e transita para um estado vítreo duro após resfriamento adicional.

A disposição atômica dentro do vidro está aparentemente desordenada; no entanto, o arranjo apresenta várias regularidades que estão intimamente relacionadas com as propriedades físicas e químicas do vidro. Além disso, as propriedades do vidro são cruciais em materiais de mudança de fase usados ​​como filmes de gravação para a fabricação de memória não volátil e discos ópticos, como discos Blu-ray, em que as propriedades do vidro são críticas para o desempenho do dispositivo.

Esses materiais apresentam alterações consideráveis ​​em suas propriedades vítreas (transição de fase) com variações de temperatura e pressão; no entanto, as mudanças subjacentes no arranjo atômico ainda não foram elucidadas.

Um grupo de pesquisa liderado pela Universidade de Tsukuba combinou experimentos de difração de alta pressão usando raios X de radiação síncrotron de alto brilho com simulações numéricas utilizando aprendizado de máquina para investigar mudanças no arranjo atômico de materiais de mudança de fase (vidros) em função da pressão . O artigo foi publicado na revista Nature Communications .

Os pesquisadores descobriram que o arranjo regular dos átomos, chamado de "distorção semelhante a Peierls", observado sob pressão atmosférica, é suprimido com o aumento da pressão. Além disso, eles descobriram que o módulo volumétrico de elasticidade do vidro aumenta proporcionalmente (ou seja, o volume do vidro não muda facilmente sob pressão).

O mecanismo subjacente a tal transição de fase no vidro é essencialmente o mesmo observado em um líquido super-resfriado. O comportamento dos materiais de mudança de fase quando atuam como líquidos super-resfriados desempenha um papel importante na velocidade de gravação e na retenção de dados dos discos ópticos.

Estes resultados demonstram que a deformação tipo Peierls é uma característica estrutural essencial que determina as características dos materiais de mudança de fase. Esses resultados podem fornecer uma base para o desenvolvimento de novos materiais para memórias avançadas de mudança de fase e outras aplicações.

Mais informações: Tomoki Fujita et al, A reversão induzida por pressão de distorções do tipo Peierls provoca a transição poliamórfica em GeTe e GeSe, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43457-y
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade de Tsukuba