Più forte dell'acciaio ma facilmente fabbricabile, i vetri metallici sfusi sono metalli privi di una struttura cristallina atomica ordinata. Il mistero di come gli atomi sono impacchettati in questi bicchieri è stato studiato per decenni. Ora, recenti esperimenti al computer hanno risolto un dibattito sull'impacchettamento atomico su una gamma di scale di lunghezza. Le simulazioni hanno rivelato che la struttura a varie scale di lunghezza non è simile.

Chiarire l'imballaggio atomico chiarisce un dibattito di lunga data sulla struttura dei vetri metallici sfusi. I risultati migliorano la nostra comprensione delle proprietà di questi vetri e di altri solidi ordinati casualmente. Per esempio, il lavoro spiega meglio le caratteristiche chiave come il modo in cui il vetro metallico cambia proprietà con la temperatura, e come reagisce allo stress. Anche, questo lavoro avvantaggia gli scienziati che lavorano per progettare vetri metallici ad alta resistenza.

I vetri metallici sfusi sono una classe di metalli privi di una struttura cristallina ordinata. Questa caratteristica porta a proprietà uniche, ma si traduce anche in una grande variabilità delle proprietà che non è prevedibile. Anche, la mancanza di ordine generalmente porta ad una scarsa resistenza agli urti violenti (bassa tenacità). È ben stabilito che questi materiali possiedono un ordine locale su scale di lunghezza atomica, ma il modo in cui questo ordine si manifesta su scale di "medio raggio" più ampie è un'area di indagine continua. Una teoria è che l'impaccamento atomico sia "frattale"; questo è, le strutture/gruppi di atomi sono simili in una varietà di scale di lunghezza (proprio come un piccolo rivolo nel fango ha la stessa struttura dell'enorme delta del fiume Mississippi).

Comprendere con precisione come tale ordine può essere descritto è importante per prevedere le proprietà e stabilire nuove direzioni per consentire la progettazione del comportamento fisico e meccanico dei vetri metallici. In questo studio, i ricercatori hanno eseguito simulazioni al computer atomiche su larga scala di una varietà di composizioni di leghe di vetro metalliche per effettuare misurazioni precise sia della separazione dei singoli atomi che della separazione dei cluster. L'esecuzione di questa analisi con un insieme così ampio di dati di simulazione ha consentito misurazioni su una gamma più ampia di scale di lunghezza. Ha rivelato che l'imballaggio non era frattale.

I nuovi risultati hanno anche individuato le sfide inerenti al trarre conclusioni sulla struttura atomica di questi sistemi multicomponente utilizzando esperimenti basati sulla dispersione. I risultati hanno illustrato le caratteristiche associate alla deformazione uniforme che possono guidare analisi future. Ulteriore, i ricercatori hanno classificato a quale livello erano collegate le piccole unità strutturali, che aiuterà a preparare il terreno per ulteriori analisi del comportamento insolito dei vetri metallici sfusi.