Una de las muchas rutas posibles hacia materiales de próxima generación, que permiten nuevos avances en el almacenamiento de datos, dispositivos electrónicos, y materiales de construcción estructurales más livianos y fuertes:es a través del sobreenfriamiento de metales en una categoría de aleaciones llamada 'vidrio metálico, 'sin un patrón cristalino o regular de estructura atómica (los científicos lo llaman "amorfo"). A diferencia del vidrio común o de ventana, sin embargo, estos vidrios metálicos son excelentes conductores eléctricos, haciéndolos prometedores para todo tipo de aplicaciones tecnológicas.
Cuando el vidrio metálico se calienta a una temperatura mucho más baja que su punto de fusión, surgen nuevos estados impredecibles de la materia. Algunas de estas estructuras de materiales inusuales contienen pequeñas islas o fragmentos de sólidos cristalizados, los que podrían tener propiedades potencialmente útiles.
"El desafío es comprender cómo se forman estas aleaciones, y cómo podemos controlar su formación en estas condiciones; ningún modelo existente puede predecir su existencia debido a las grandes variaciones de movilidad atómica a diferentes temperaturas, "dijo Lin Zhou, científico del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. "Las mediciones experimentales de la vía de transición son fundamentales para establecer modelos confiables para superar este desafío. Esa será la clave para fabricar estos materiales de manera controlada," con exactamente las propiedades que queremos tener ".
Expertos en capturar detalles a nivel atómico de transformaciones complejas de materiales, Zhou y otros científicos de la División de Ciencias e Ingeniería de Materiales del Laboratorio Ames se derritieron, superenfriado y luego recalentado un modelo de aleación de aluminio y samario, y supervisó el proceso de recalentamiento en tiempo real con una combinación de difracción de rayos X de alta energía y microscopía electrónica de transmisión.
Los videos capturaron un crecimiento lento, nanocristales de aluminio en forma de media luna colocados irregularmente, que están envueltos en el complejo intermetálico de formación más rápida del metal vítreo, un proceso llamado desvitrificación. Estos resultados anormales fueron sorprendentes, pero ayudó a explicar algunos resultados confusos de experimentos anteriores.
"Previamente, sacaríamos conclusiones comparando imágenes fijas antes y después de la transformación con modelos teóricos, "dijo Zhou." Con estas técnicas tenemos información mucho más precisa para explicar estas transformaciones ".
La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Una reacción eutéctica a nanoescala metaestable anormal revelada por observaciones in situ, "escrito por Lin Zhou, Fanqiang Meng, Shihuai Zhou, Kewei Sun, TaeHoon Kim, Ryan Ott, Ralph Napolitano, y Matthew J. Kramer; y publicado en Acta Materialia .
