Pd_42.5 Ni_7.5 Cu₃₀ P₂₀ (PNCP) es considerado el campeón de los vidrios metálicos a granel debido a su capacidad de formación de vidrio (GFA), sin embargo, las configuraciones atómicas que conducen a esta propiedad siguen siendo desconocidas. Recientemente, un equipo internacional de investigadores dirigido por el Prof. Shinya Hosokawa de la Universidad de Kumamoto, Japón, analizó las configuraciones atómicas de PNCP, las comparó con aleaciones anteriores y encontró sus configuraciones características y el origen de su GFA. Esto puede ayudar a los ingenieros a crear mejores lentes metálicos.

El vidrio metálico es un material revolucionario que combina la flexibilidad del vidrio con la resistencia de los metales. Estos se fabrican enfriando rápidamente un metal líquido o una aleación de modo que los átomos se congelen en un patrón aleatorio, muy parecido a los líquidos, en lugar del patrón regular de los metales normales. Este patrón aleatorio similar a un líquido también se ve en el vidrio, lo que le da su nombre al material. Pd_42.5 Ni_7.5 Cu₃₀ P₂₀ (PNCP) se considera mucho mejor que cualquiera de sus aleaciones originales, Pd₄₀ Ni₄₀ P₂₀ (PNP), que muestra un GFA ligeramente peor y Pd₄₀ Cu₄₀ P₂₀ (PCP), que muestra una GFA mucho peor que la PNCP. Sin embargo, las configuraciones atómicas características del PNCP, que lo convierten en un excelente vidrio metálico, seguían siendo un misterio.

En un artículo reciente que estuvo disponible en línea el 25 de agosto de 2022 y publicado en el Journal of Non-Crystalline Solids , un equipo de investigadores de Japón, Alemania, Francia, Hungría y el Reino Unido nos acercó un paso más a la solución de este misterio. Dirigidos por el profesor Shinya Hosokawa de la Universidad de Kumamoto, Japón, analizaron con éxito la estructura atómica de PNCP y la compararon con la estructura atómica de PNP y PCP para encontrar las configuraciones características que pueden conducir a la excelente GFA de PNCP.

"Si bien estudios anteriores han tratado de formular reglas que puedan predecir la GFA de los vidrios metálicos, estas no se han verificado experimentalmente. Nuestros hallazgos muestran que estas reglas pueden no ser ciertas. Además, nuestra investigación arroja luz sobre los próximos pasos que deben seguirse". para comprender cómo las configuraciones atómicas de otros vidrios metálicos afectan su GFA", dijo el profesor Hosokawa.

A través de múltiples técnicas de observación como la dispersión anómala de rayos X, la difracción de rayos X y la difracción de neutrones, se dilucidaron las configuraciones atómicas de una muestra de PNCP de 3 mm de diámetro. Estos se analizaron utilizando técnicas como el modelado inverso de Monte Carlo. Luego, las observaciones se compararon con otras similares de PNP y PCP.

El equipo encontró diferencias claras en las configuraciones atómicas de PNCP en comparación con sus aleaciones originales. Para empezar, el PNCP mostró más heterogeneidad en sus metales secundarios, níquel y cobre, en comparación con los metales secundarios en PNP (es decir, níquel) y PCP (es decir, cobre). El níquel y el cobre no se distribuyeron uniformemente en PNCP. Además, el equipo observó un aumento de los arreglos icosaédricos alrededor del níquel y el cobre en PNCP. Por último, los hallazgos de la homología persistente (PH), un método para calcular la topología de los compuestos, mostraron que el PNCP contenía los anillos de PH de cobre más grandes de todos los vidrios metálicos a granel basados ​​en paladio.

A partir de estos hallazgos, los investigadores concluyeron que en el PNCP, la parte ligeramente covalente (hecha de paladio y fósforo, o Pd-P) y la parte metálica (hecha de níquel y cobre) interactúan entre sí, y esto lleva a que el PNCP excelente GF. El Prof. Hosokawa explica por qué estos hallazgos son útiles:"Nuestros resultados pueden ayudar a otros a comprender los orígenes de la excelente capacidad de formación de vidrio en muchos vidrios metálicos, no solo PNCP. La investigación adicional puede basarse en la nuestra y ayudar a desarrollar mejores vidrios metálicos en el futuro". "

Los vidrios metálicos tienen buena flexibilidad, fuerza y ​​resistencia a la corrosión. Por lo tanto, existe un enorme potencial en el uso de estos materiales. Avances como este pueden hacer que el uso de vidrios metálicos sea más común en nuestro mundo y pueden acercarnos un paso más a la realización del potencial de estos materiales únicos. + Explora más

La investigación aclara la física de la formación del vidrio