p Experimentalistas em busca de materiais estruturais fortes estabeleceram que metais nanocristalinos, que têm tamanhos médios de grãos menores que 100 nanômetros, são mais fortes, mais duro e mais resistente à fadiga do que metais de granulação mais grossa. Apesar desta força, metais nanocristalinos sofrem deformações problemáticas em resposta ao carregamento ou aquecimento. A data, os pesquisadores têm se esforçado para verificar a interação complexa dos processos que levam a essas deformações. p Agora, Zhaoxuan Wu e colegas de trabalho no Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho em Cingapura e na Universidade da Pensilvânia, Estados Unidos, usaram simulações de dinâmica molecular em grande escala para demonstrar os principais mecanismos de deformação em nanofios de níquel nanocristalino. Até agora, esses mecanismos foram impossíveis de observar no laboratório.

p “Nosso estudo foi inspirado na convergência do tamanho da amostra em experimentos e simulações, "explica Wu." Experimentalistas estão agora trabalhando em materiais em escalas de dezenas de nanômetros. Ao mesmo tempo, os aumentos na velocidade do computador nos permitem simular tais materiais em escalas semelhantes. Isso nos dá a oportunidade de estudar a deformação de metais nanocristalinos em todos os detalhes, com suposições mínimas. "

p Em suas simulações, os pesquisadores prepararam uma amostra virtual de níquel nanocristalino a granel com um tamanho médio de grão de 12 nanômetros, e nanofios 'cortados' com diâmetros de 8 a 57 nanômetros. Os pesquisadores foram então capazes de esticar e liberar os nanofios virtuais a uma temperatura constante enquanto rastreavam as posições de átomos individuais. Isso forneceu alguns detalhes - em uma escala atômica sem precedentes - sobre as mudanças nas configurações do cristal conforme os nanofios esticados sofreram deformação plástica e, eventualmente, quebraram.

p Em particular, as simulações de um nanofio estendido mostraram que as deformações entre os átomos vizinhos eram grandes nos limites dos grãos de cristal, mas insignificante dentro dos grãos ou nas superfícies livres. Essas cepas levaram ao deslizamento dos limites dos grãos, o que rapidamente causou a falha total de nanofios finos com diâmetros semelhantes ao tamanho do grão.

p Em fios mais grossos, onde muitos dos grãos foram restringidos por outros grãos circundantes, houve menos deslizamento de limite em tensões baixas. Contudo, em tensões mais altas, os limites dos grãos ficaram alinhados e vazios apareceram entre os grãos de cristal, eventualmente levando ao fracasso (veja a imagem).

p "Achamos que a anatomia de deformação que observamos pode ser representativa de um amplo conjunto de materiais nanocristalinos, "diz Wu." Pretendemos simular mais metais e ligas nanocristalinos, incluindo amostras com impurezas, que estará mais próximo das condições de laboratório do que nosso estudo atual de níquel nanocristalino puro. "