Металлические стекла оказались частично жидкими
Китайские физики подробно исследовали внутреннюю динамику, сопровождающую механические релаксации металлических стекол при различных температурах. Они проанализировали ее параметры у множества стекол и жидкостей, а также провели детальные симуляции застеклованных и жидких атомов алюминия и лантана. Ученые доказали, что часть атомов в металлических стеклах движется подобно жидкости по нитеподобным траекториям даже при холодных температурах, что делает такие материалы примером гибридного агрегатного состояния. Исследование опубликовано в Nature Materials.
В обыденной жизни человек имеет дело всего с тремя агрегатными состояниями: газами, жидкостью и твердыми телами. В лабораториях же граница между ними могут размываться. Например, часть атомов твердого тела может быстро по нему перемещаться, напоминая в своем движении жидкость. Наиболее ярким примером такой экзотической фазы стал суперионный лед, в котором ионы кислорода формируют кристаллическую решетку, а ионы водорода свободно между ними перемещаются. Другим примером можно назвать синтетические твердые тела со сверхтекучестью. В этом случае атомы формируют периодическую решетку благодаря оптическим ловушкам.
Вместе с тем, довольно логичным местом поиска такого гибридного состояния кажутся стекла, поскольку их принято считать жидкостями, охлажденными настолько, что они затвердевают в аморфной фазе. Однако достоверно подтвердить, что в стеклах могут существовать жидкоподобные атомы, никому не удавалось, хотя некоторые намеки на такую физику проглядывались в двумерных листах аморфного диоксида кремния и плотноупакованных металлических стеклах.
Китайские физики под руководством Хайя Яна Байя (Hai Yang Bai) из Института физики Китайской академии наук решили детальнее разобраться в этом вопросе. Поскольку быстрая атомная динамика в оксидных стеклах, которая могла бы свидетельствовать о жидкопободном поведении, хорошо объясняется с помощью иерархии химических связей, авторы сфокусировались на металлических стеклах, где межатомное взаимодействие гораздо проще. Они собрали вместе большое количество экспериментальных данных о внутреннем трении в различных металлических стеклах и с