Il vetro metallico è un'importante lega avanzata, promettente per ampie applicazioni ingegneristiche. Appare come una forma solida in molti aspetti, con un bell'aspetto metallico, un'elasticità superiore, un'elevata resistenza e una struttura atomica densamente imballata.

Tuttavia, questa nozione del tutto solida è stata ora contestata. Il Prof. Bai Haiyang dell'Istituto di Fisica dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) ha recentemente dimostrato l'esistenza di atomi simili a liquidi nei vetri metallici. Questi atomi ereditano la dinamica degli atomi liquidi ad alta temperatura, rivelando la natura dei vetri metallici come in parte solidi e in parte liquidi.

I risultati sono stati pubblicati in Nature Materials .

La materia condensata può generalmente essere classificata in stato solido e liquido. In condizioni estreme o in sistemi specifici, la materia esiste in stati speciali che esibiscono contemporaneamente alcune proprietà sia dei solidi che dei liquidi. In questo caso, i solidi possono contenere atomi simili a liquidi a rapida diffusione che possono muoversi velocemente anche a basse temperature.

Ad esempio, il ghiaccio entra in uno stato "superionico" ad alta pressione ad alte temperature. In questo stato, gli atomi di H possono diffondersi liberamente mentre gli atomi di O sono fissati nei loro sottoreticoli. Tali stati speciali si osservano anche nel nucleo interno della Terra e nei materiali conduttori di litio delle batterie avanzate, che stanno attirando una crescente attenzione nella scienza e nell'ingegneria.

In questo studio, i ricercatori hanno rivelato che gli atomi simili a liquidi esistono in vetri metallici densamente imballati. Combinando estesi esperimenti dinamici e simulazioni al computer, hanno scoperto che quando la viscosità di un liquido si discosta dal comportamento di Arrhenius, non tutti gli atomi prendono parte al flusso cooperativo e alla successiva solidificazione. In effetti, alcuni atomi possono mantenere il comportamento di Arrhenius liquido anche quando il sistema viene raffreddato allo stato vetroso, apparendo così come atomi persistenti simili a liquidi che portano a un rapido rilassamento a temperature piuttosto basse.

"Un solido vetroso è essenzialmente per lo più solido e una piccola parte liquida. Anche a temperatura ambiente, atomi simili a liquidi in un solido vetroso possono diffondersi altrettanto facilmente come allo stato liquido, con una viscosità determinata sperimentalmente fino a 10 ⁷ Pa·s, mentre la viscosità della parte solida è maggiore di 10 ¹³ Pa·s", ha affermato il Prof. Bai.

Questi risultati forniscono un'immagine microscopica più chiara degli occhiali. Questa nuova immagine può aiutare gli scienziati a comprendere meglio come le proprietà dei materiali di vetro sono correlate alla loro dinamica. Ad esempio, gli atomi liquidi controllano l'anelasticità dei vetri e possono influire sulla loro duttilità.

Inoltre, la forte relazione tra atomi simili a liquidi e struttura disordinata ha anche implicazioni per lo studio dell'origine topologica della rapida diffusione nei solidi, come le materie di stato superionico e i conduttori di ioni. + Esplora ulteriormente

Il nucleo interno della Terra:una miscela di Fe solido ed elementi leggeri simili a liquidi