Istraživači s Yalea razvili su novu vrstu amorfnog metala
Stvaranje nove vrste metalnog stakla
Razvijena je nova vrstu amorfnog metala (metalnog stakla ili amorfne metalne legure) i to smanjenjem broja jezgara pri procesu kristalizacije čestica materijala nanodimenzija. Materijal je zadovoljavajućih, ali i iznenađujućih svojstava, a istraživači mu prognoziraju široku primjenu.
Početni materijal
Čvrsti materijali uobičajeno imaju krutu, pravilnu trodimenzionalnu rešetku, odnosno kristalnu strukturu. Kako i samo ime metalnog stakla kaže, ono je više kao staklo, raspored atoma u njegovoj strukturi nije simetričan, periodičan i pravilan kao u tvarima s kristalnom strukturom, nego je potpuno slučajan i nepravilan.
Kako je amorfni metal smjesa složenih legura, one poprimaju neuobičajenu strukturu kada se rastopljeni metal brzo ohladi, što sprječava nastajanje kristala. Krajnji rezultat je materijali koji je tijekom proizvodnje savitljiv kao plastika, no po završenoj proizvodnji snažan kao čelik što ga čini korisnim za izradu predmeta poput palica za golf i zupčanika za robote.
Malom promjenom poznatog u novo i nepoznato
Amorfni metal nova je vrsta materijala koja krije još tajni koje tek treba otkriti. Tijekom rada s ovim materijalom, tim istraživača s Yalea stvorio je potpuno novu vrstu amorfnog metala, smanjivši uzorke do nanoštapića sve dok nije nastala jedinstvena kristalna struktura.
Istraživači Yalea razvili su svoju, potpuno novu verziju materijala uzimanjem uzoraka amorfnog metala i tvoreći od njih štapiće nano veličina. S promjerom od samo 35 nanometara, nastali štapići su toliko sitni da u njima nema mjesta za nastajanje jezgre kristalizacije. Istraživači su ovaj proces nazvali „izgladnjivanje jezgrama“, a rezultirao je novom kristaličnom strukturom materijala.
„Ovaj proces daje nam kontrolu nad brojem jezgara kristalizacije koje smo predvidjeli u uzorcima“, navodi voditeljica projekta Judy Cha. „Kada čestice materijala nemaju jezgru kristalizacije, unatoč činjenici da nam priroda govori da mora postojati, generiraju ovu potpuno novu kristalnu strukturu koju nikada prije nismo vidjeli. To je način stvaranja novog materijala iz starog.“
Primjena novog materijala
Iako je teško reći koju primjenu ovaj novi oblik materijala može imati, istraživači navode da je njegova glavna prednost upravo njegovo dobivanje. Stvaranjem nanoštapića amorfnog metala različitih promjera, istraživači mogu kontrolirati broj jezgara kristalizacije i kao rezultat otvoriti mogućnosti stvaranja niza novih kristalnih faza. Ispitivanje svojstava tako dobivenih novih materijala moglo bi dovesti do njihovih raznih neočekivanih primjena.
„Tijekom istraživanja, naišli smo na sve veći broj zanimljivih pojava“, dodaje Judy Cha. „Otkrivamo sve zanimljive fenomene koji se javljaju pri radu u nano mjerilu. Zapravo ne znamo puno o tim sustavima, a zbog veličine, pri radu s njima vrijedi nova znanost i nova fizika. To je uzbudljivo jer obuhvaća cijelo novo, još uvijek dovoljno neistraženo, područje kojem je posvećeno jako malo pažnje, a postoji još jako puno za istražiti.“
Istraživanje je objavljeno u Nature Communications.
B.K.