Scienziati cinesi hanno effettuato osservazioni dirette di leghe VCoNi (medium)-entropy cubiche centrate sulla faccia (MEA) e per la prima volta hanno proposto un'identificazione convincente dell'ordine chimico a corto raggio subnanoscale (CSRO). Questo risultato risolve indiscutibilmente la questione pressante se, cosa e perché esiste CSRO, e come identificare esplicitamente CSRO.

Questo lavoro, pubblicato in Natura il 29 aprile, è stato condotto dal Prof. Wu Xiaolei dell'Istituto di Meccanica dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) in collaborazione con il team del Prof. Ma En dell'Università di Xi'an Jiaotong e il team del Prof. Zhu Jing dell'Università di Tsinghua.

Le leghe a più elementi, note anche come leghe ad alta (media) entropia (HEA/MEA), sono un argomento caldo e di frontiera nei campi multidisciplinari. In questi HEA/MEA, le interazioni entalpiche tra gli elementi costitutivi possono indurre vari gradi di ordine chimico locale (LCO), di cui CSRO è probabilmente il più difficile da decifrare.

"CSRO è il punto cruciale per comprendere i comportamenti meccanici e fisici unici di questi HEA/MEA. Tuttavia, una sfida monumentale sta nel vedere le CSRO. Vedere per credere, " ha detto il prof. Wu Xiaolei, capo del gruppo di ricerca.

"L'identificazione delle CSRO richiede non solo prove di diffrazione inconfutabili, ma soprattutto, anche complesse informazioni chimiche su scala di lunghezza subnanometrica riguardanti le diverse preferenze delle specie costituenti per l'occupazione di determinati piani/siti reticolari nel primo e nel secondo guscio atomico più vicino. Finora questa prova concreta della CSRO è stata gravemente assente, " ha detto il Prof. Ma.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato una suite completa di strumenti e metodi per analizzare le correlazioni e giustificarne l'origine, al fine di evitare collegamenti mancanti o interferenze da artefatti.

Questi strumenti hanno inequivocabilmente inchiodato il CSRO, compresa la sua estensione spaziale, configurazione di impacchettamento atomico e occupazione preferenziale del reticolo per specie chimiche.

La modellazione dei parametri e delle correlazioni degli ordini CSRO rivela che i CSRO hanno origine dalla preferenza del vicino più vicino per coppie diverse (V-Co e V-Ni) e dall'evitare le coppie V-V.

I ricercatori hanno anche utilizzato la mappatura del ceppo atomico per dimostrare le interazioni di dislocazione potenziate dalle CSRO. Questo mette in luce i loro effetti sui meccanismi di plasticità e le proprietà meccaniche al momento della deformazione.

"Questo lavoro è un salto significativo sul CSRO, prevedendo per la comunità esperimenti sistematici e chiari con prove dirette che risolvono il dibattito/incertezza (o anche controversia) lasciato dal lavoro precedente, " disse Ma.

"L'ordine chimico locale si sviluppa come una caratteristica intrinseca negli HEA e nei MEA. Questo offre una nuova manopola da girare, cioè., abbiamo l'opportunità di mettere a punto il grado di CSRO per adattare le proprietà meccaniche e fisiche di questi nuovi materiali, " disse Wu.