Cuando se aplica temperatura o presión a un material, su estado cambia de líquido a sólido o permanece sólido pero presenta cambios estructurales. Este cambio se llama transición o cambio de fase.
El vidrio es un sólido no cristalizado. Cuando un líquido se enfría rápidamente, se convierte en un líquido sobreenfriado al evitar la cristalización más allá de su punto de congelación y pasa a un estado vítreo duro al enfriarse más.
La disposición atómica dentro del vidrio está aparentemente desordenada; sin embargo, la disposición presenta varias regularidades que están estrechamente relacionadas con las propiedades físicas y químicas del vidrio. Además, las propiedades del vidrio son cruciales en los materiales de cambio de fase utilizados como películas de grabación para fabricar memorias no volátiles y discos ópticos, como los discos Blu-ray, en los que las propiedades del vidrio son fundamentales para el rendimiento del dispositivo.
Estos materiales presentan cambios considerables en sus propiedades vítreas (transición de fase) con variaciones de temperatura y presión; sin embargo, los cambios subyacentes en la disposición atómica aún no se han dilucidado.
Un grupo de investigación dirigido por la Universidad de Tsukuba combinó experimentos de difracción de alta presión utilizando rayos X de radiación sincrotrón de alto brillo con simulaciones numéricas que utilizan el aprendizaje automático para investigar cambios en la disposición atómica de materiales de cambio de fase (vidrios) en función de la presión. . El artículo se publica en la revista Nature Communications. .
Los investigadores han descubierto que la disposición regular de los átomos, llamada "distorsión tipo Peierls", observada bajo presión atmosférica, se suprime al aumentar la presión. Además, descubrieron que el módulo volumétrico de elasticidad del vidrio aumenta en consecuencia (es decir, el volumen del vidrio no cambia fácilmente bajo presión).
El mecanismo subyacente a dicha transición de fase en el vidrio es esencialmente el mismo que el observado en un líquido sobreenfriado. El comportamiento de los materiales de cambio de fase cuando actúan como líquidos sobreenfriados juega un papel importante en la velocidad de escritura y la retención de datos de los discos ópticos.
Estos resultados demuestran que la deformación tipo Peierls es una característica estructural esencial que determina las características de los materiales de cambio de fase. Estos resultados pueden proporcionar una base para el desarrollo de nuevos materiales para memorias avanzadas de cambio de fase y otras aplicaciones.
Más información: Tomoki Fujita et al, La inversión inducida por presión de distorsiones tipo Peierls provoca la transición poliamorfica en GeTe y GeSe, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43457-y
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Tsukuba
