El vidrio metálico es una importante aleación avanzada, prometedora para amplias aplicaciones de ingeniería. Aparece como una forma sólida en muchos aspectos, con una hermosa apariencia de metal, elasticidad superior, alta resistencia y una estructura atómica densamente empaquetada.

Sin embargo, esta noción totalmente sólida ahora ha sido cuestionada. El Prof. Bai Haiyang del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha demostrado recientemente la existencia de átomos similares a líquidos en vidrios metálicos. Estos átomos heredan la dinámica de los átomos líquidos a alta temperatura, lo que revela la naturaleza de los vidrios metálicos como parte sólida y parte líquida.

Los resultados fueron publicados en Nature Materials .

La materia condensada generalmente se puede clasificar en estado sólido y líquido. Bajo condiciones extremas o en sistemas específicos, la materia existe en estados especiales que exhiben simultáneamente algunas propiedades tanto de sólidos como de líquidos. En este caso, los sólidos pueden contener átomos similares a líquidos que se difunden rápidamente y que pueden moverse rápidamente incluso a bajas temperaturas.

Por ejemplo, el hielo entra en un estado "superiónico" bajo alta presión a altas temperaturas. En este estado, los átomos de H pueden difundirse libremente mientras que los átomos de O están fijos en sus subredes. Estos estados especiales también se observan en el núcleo interno de la Tierra y en los materiales conductores de litio de las baterías avanzadas, que están atrayendo cada vez más la atención de la ciencia y la ingeniería.

En este estudio, los investigadores revelaron que existen átomos similares a líquidos en vidrios metálicos densamente empaquetados. Combinando extensos experimentos dinámicos y simulaciones por computadora, descubrieron que cuando la viscosidad de un líquido se desvía del comportamiento de Arrhenius, no todos los átomos participan en el flujo cooperativo y la posterior solidificación. De hecho, algunos átomos pueden mantener el comportamiento líquido de Arrhenius incluso cuando el sistema se enfría a un estado vítreo, apareciendo así como átomos líquidos persistentes que conducen a una relajación rápida a temperaturas bastante bajas.

"Un sólido vítreo es esencialmente sólido en su mayor parte y una pequeña parte líquida. Incluso a temperatura ambiente, los átomos similares a líquidos en un sólido vítreo pueden difundirse tan fácilmente como en su estado líquido, con una viscosidad determinada experimentalmente tan baja como 10 ⁷ Pa·s, mientras que la viscosidad de la parte sólida es superior a 10 ¹³ Pa·s", dijo el profesor Bai.

Estos hallazgos proporcionan una imagen microscópica más clara de las gafas. Esta nueva imagen puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se relacionan las propiedades de los materiales de vidrio con su dinámica. Por ejemplo, los átomos de tipo líquido controlan la anelasticidad de los vidrios y pueden afectar su ductilidad.

Además, la fuerte relación entre los átomos de tipo líquido y la estructura desordenada también tiene implicaciones para estudiar el origen topológico de la difusión rápida en sólidos, como las materias en estado superiónico y los conductores iónicos. + Explora más

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