Se han encontrado vidrios sólidos que poseen átomos similares a líquidos.
El vidrio metálico es una aleación muy avanzada con potencial para muchos usos de ingeniería. En muchos sentidos, se asemeja al acero debido a su exquisita apariencia metálica, extrema flexibilidad, tremenda fuerza y estructura atómica compacta.
Esta firme convicción ha sido ahora refutada. Profesor Haiyang Bai del Instituto de Física de Academia china de ciencias (taza). Estos átomos muestran comportamientos de átomos líquidos a alta temperatura, lo que es indicativo de la naturaleza bimodal del vidrio metálico.
Los resultados han sido publicados en materiales de la naturaleza.
En general, hay dos estados de materia condensada: sólido y líquido. La materia puede existir en estados únicos que exhiben simultáneamente algunas características tanto de sólidos como de líquidos en estados extremos o en ciertos regímenes. En este caso, en los sólidos puede haber átomos similares a líquidos que se propagan rápidamente y que pueden moverse rápidamente incluso a bajas temperaturas.
Por ejemplo, bajo alta presión y altas temperaturas, el hielo adopta un estado «superiónico». En este caso, los átomos de O quedan atrapados en sus subcapas, pero los átomos de H pueden fluir libremente. Además de los materiales de conducción de Li para baterías avanzadas, que están ganando cada vez más interés en la investigación y la ingeniería, estos estados inusuales también se han observado en el núcleo interno de la Tierra.
Los resultados de este estudio mostraron que el vidrio metálico con átomos estrechamente empaquetados contiene átomos similares a los líquidos. Descubrieron que cuando la viscosidad de un líquido se desvía del comportamiento de Arrhenius, no todos los átomos participan en el flujo cooperativo y la eventual solidificación.
Este fue el resultado de una combinación de intensos experimentos dinámicos y simulaciones por computadora. De hecho, algunos átomos exhiben átomos similares a líquidos estables que conducen a un aflojamiento rápido a temperaturas relativamente bajas porque pueden mantener el comportamiento del Arrhenius líquido incluso cuando el sistema se enfría a un estado vítreo.
Un sólido de vidrio es básicamente un sólido y una pequeña parte líquida. Incluso a temperatura ambiente, los átomos de tipo líquido en un sólido vítreo pueden difundirse tan fácilmente como lo hacen en su estado líquido, con una viscosidad determinada empíricamente de 107 Pa s, mientras que la viscosidad de la parte sólida es superior a 1013 Pa s.
Haiyang Bai, profesor del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China
Estos resultados proporcionan una vista microscópica más precisa de las gafas. Los científicos ahora pueden comprender mejor la relación entre la dinámica y las propiedades de los materiales de vidrio, gracias a esta nueva imagen. Por ejemplo, los átomos de tipo líquido pueden afectar la ductilidad y flexibilidad del vidrio.
Además, la estrecha asociación entre átomos similares a líquidos y la estructura desordenada tiene implicaciones para la investigación de las causas topológicas de la rápida difusión en sólidos, como los materiales superiónicos y los conductores iónicos.
La financiación para este estudio fue proporcionada por la Fundación Provincial de Ciencias Naturales de Guangdong, el Programa de Investigación de Prioridad Estratégica de CAS, la Fundación Nacional de Ciencias de China y otros.
Referencia de la revista:
Chang, C.; et al. (2022) Átomos similares a líquidos en vasos sólidos densamente empaquetados. Materiales de la naturaleza. doi: 10.1038/s41563-022-01327-w.
fuente: https://english.cas.cn/
