Forskning gør glasdannelsens fysik klarere

T_g og T_x i Mg-Cu-Y. a, c Sammensætningskort bestemt gennem FIM:Værdier varierer jævnt og korrelerer med smeltetemperaturerne for det rene grundstof. b, d Validering ved sammenligning med litteraturværdier T_g,Lit og T_x,Lit :Vores FIM-værdier korrelerer stærkt med DSC-baserede litteraturværdier, hvilket bekræfter, at FIM giver kvalitativt og kvantitativt pålidelige data. T_x værdier er systematisk lavere med ~10 °C, hvilket indikerer en reduceret krystallisationsmodstand i filmen. Bemærk:I fig. 3 og 4 repræsenterer sorte stjerner bulk-glasdannende sammensætninger. Trekantmarkører (nær den midterste stjerne) repræsenterer kurver i fig. 2.c.4. Sæt af tilgængelige kompositionskortpunkter kan variere. For eksempel er nogle tilgængelige punkter ved høje Y-koncentrationer i (a) ikke tilgængelige i (c). Her brister de ekspanderende film, før de når T_x . Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-31314-3

Væskens skrøbelighed – det vil sige hvordan væskens flydende hastighed ændres med temperaturen – har længe været anset for at være en nøglefaktor i forståelsen af væsker og også hvordan de formes til glas. En pålidelig måde at måle skrøbelighed i væsker har imidlertid været uhåndgribelig. Nu har et team af forskere udviklet en bedre måde at bestemme denne kritiske egenskab på.

Resultaterne er offentliggjort i Nature Communications .

I laboratoriet hos Jan Schroers, professor i maskinteknik og materialevidenskab, udviklede forskerne en metode, de kalder filminflationsmetoden (FIM), der måler skrøbeligheden af en lang række metalliske glasdannende væsker. Ved at gøre det fik forskerne ikke kun en klarere fornemmelse af væskernes egenskaber, men det modsagde også en langvarig antagelse på området, at en lav skrøbelighed er bedre for dannelsen af metalliske glas, et materiale, der er stærkere end selv de bedste metaller, men med plastikkens bøjelighed. Disse materialer skylder deres egenskaber til deres unikke atomare strukturer:Når metalliske glas afkøles fra en væske til et fast stof, sætter deres atomer sig i et tilfældigt arrangement og krystalliserer ikke, som traditionelle metaller gør.

Schroers sagde, at metoden er et "stort skridt mod" at finde ud af den vanskelige fysik af metallisk glas. Den flydende del af dannelsesprocessen er især forvirrende.

"Den flydende tilstand er den sværeste tilstand for os at forstå, at måle," sagde han. "I bund og grund ved man alt om faste stoffer, hvordan atomerne arrangerer sig, og vi kan beregne det hele på en computer - man behøver næsten ikke lave eksperimenter mere. Gas er også meget nemt, fordi atomerne er så langt fra hinanden , de interagerer ikke rigtigt. Væske, som en tilstand, ved vi næsten intet om det."

Det kan ændre sig med den nye metode, som Schroers udviklede sammen med Sebastian Kube, en tidligere ph.d. studerende i sit laboratorium og hovedforfatter af undersøgelsen.

"Dette giver os mulighed for at udvide teorier om glasdannelse, som er en af de største mystiske i fysik," sagde han. + Udforsk yderligere

Hurtigere og mere præcis måde at finde metalliske briller på

Sidste artikelVores atom-bevægende laser skulpterer stof til underlige nye former – ny forskning

Næste artikelForskere designer meget følsomme, masseproducerbare organiske fotodetektorer