El equipo de investigación, dirigido por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), realizó experimentos utilizando gotas de metal líquido a base de galio. Al controlar con precisión el tamaño de las gotas y medir su tiempo de solidificación, observaron que las gotas más pequeñas se solidificaban a un ritmo significativamente más lento en comparación con las gotas más grandes. Este comportamiento se atribuyó a los efectos superficiales que se vuelven más prominentes a medida que disminuye el tamaño de la gota.
En gotas más pequeñas, la relación entre el área de superficie y el volumen aumenta, lo que genera una mayor energía superficial. Este exceso de energía actúa como una barrera, dificultando la nucleación y el crecimiento de estructuras cristalinas dentro de la gota. Como resultado, el estado líquido es más estable y el proceso de solidificación se retrasa.
Los investigadores también descubrieron que el comportamiento de solidificación de las gotas está influenciado por la velocidad de enfriamiento. En condiciones de enfriamiento rápido, las gotas tienden a formar un estado vítreo, carente del orden de los cristales de largo alcance. Esto se debe a que el rápido enfriamiento evita que los átomos se reorganicen en estructuras ordenadas, lo que da como resultado un estado líquido congelado.
Por otro lado, velocidades de enfriamiento más lentas permiten que las gotas tengan tiempo suficiente para superar la barrera de energía superficial y nuclear estructuras cristalinas. Esto conduce a la formación de una estructura policristalina, caracterizada por la presencia de múltiples cristales pequeños dentro de la gota solidificada.
Los hallazgos de este estudio proporcionan información valiosa sobre el comportamiento de solidificación de los materiales dependiente del tamaño. Al comprender y controlar estos efectos, los científicos pueden adaptar las propiedades y estructuras de los materiales a nanoescala, abriendo nuevas vías para el diseño de materiales y materiales funcionales avanzados.
