Er der struktur i glasforstyrrelse?

Stærkere end stål, men let fremstillet, bulk metalliske glas er metaller, der mangler en ordnet atomisk krystallinsk struktur. Mysteriet om, hvordan atomerne er pakket i disse glas, er blevet undersøgt i årtier. Nu, nylige computereksperimenter har løst en debat om atomemballage over en række længdeskalaer. Simuleringerne afslørede, at strukturen i forskellige længdeskalaer ikke ligner hinanden.

At belyse atomemballage tydeliggør en mangeårig debat om opbygningen af ​​store metalglas. Resultaterne forbedrer vores forståelse af egenskaberne for disse briller og andre tilfældigt ordnede faste stoffer. For eksempel, værket forklarer bedre nøglefunktioner, såsom hvordan metalglasset ændrer egenskaber med temperatur, og hvordan det reagerer på stress. Også, dette arbejde gavner forskere, der arbejder med at designe højstyrke metalliske briller.

Bulk metalliske briller er en klasse af metaller, der mangler en ordnet krystallinsk struktur. Denne funktion fører til unikke egenskaber, men det resulterer også i stor variation i egenskaber, der ikke er forudsigelig. Også, manglen på orden fører generelt til dårlig modstand mod skarpe stød (lav sejhed). Det er veletableret, at disse materialer besidder lokal orden på atomlængdevægte, men hvordan denne rækkefølge manifesterer sig på større "mellemstore" skalaer er et område med fortsat undersøgelse. En teori er, at atompakningen er "fraktal"; det er, strukturer/klynger af atomer er ens i forskellige længdeskalaer (ligesom en lille nitte i mudderet har samme struktur som det enorme Mississippi River delta).

Det er vigtigt at forstå præcis, hvordan den rækkefølge kan beskrives, for at forudsige egenskaber og etablere nye retninger, der gør det muligt at designe metalglassets fysiske og mekaniske adfærd. I dette studie, forskerne udførte atomcomputersimuleringer i stor skala af en række forskellige metalliske glaslegeringssammensætninger for at foretage præcise målinger af både adskillelse af individuelle atomer samt adskillelse af klynger. Udførelse af denne analyse med et så stort sæt simuleringsdata tillod målinger over et større område af længdeskalaer. Det afslørede, at emballagen ikke var fraktal.

De nye resultater identificerede også udfordringer, der er forbundet med at drage konklusioner om atomstrukturen i disse multikomponentsystemer ved hjælp af spredningsbaserede eksperimenter. Resultaterne illustrerede funktioner forbundet med den ensartede deformation, der kan guide fremtidige analyser. Yderligere, forskerne kategoriserede på hvilket niveau de små strukturelle enheder var forbundet, hvilket vil hjælpe med at sætte scenen for yderligere analyse af den usædvanlige opførsel af metalglass i bulk.