Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong e do Laboratório de Tecnologia de Física e Química de Superfícies descobriram um estado único da matéria em sólidos vítreos. Este trabalho inovador, liderado pelo Professor Hai-Bin Yu e pelo Dr. Qi Wang, demonstrou a presença de aglomerados semelhantes a líquidos nestes materiais, uma descoberta publicada na revista Next Materials.
O estudo investiga uma suposição de longa data na ciência dos materiais de que os sólidos vítreos, particularmente os vidros metálicos, contêm regiões internas onde os átomos se comportam como líquidos. Evidências anteriores para estas regiões foram principalmente indiretas, tornando a sua existência e características um tanto especulativas. O novo estudo fornece evidência computacional direta desses aglomerados, chamados aglomerados dissipativos semelhantes a líquidos (LDCs), que exibem propriedades de amortecimento semelhantes a líquidos, mas sem o movimento difusivo normalmente associado ao estado líquido.
O professor Yu disse: “Nossos resultados revelam a existência real de aglomerados dissipativos semelhantes a líquidos localizados no estado vítreo, demonstrando um fator de amortecimento semelhante a líquido e um módulo de cisalhamento evanescente.” O estudo enfatiza que estes LDCs ocorrem apenas a baixas temperaturas e não envolvem movimentos difusivos observados em líquidos típicos.
A equipe usou simulações de dinâmica molecular para analisar propriedades dissipativas em nível atômico. Acontece que esses aglomerados líquidos são responsáveis pelo processo de relaxamento β’ observado em vidros metálicos. O relaxamento β’ é um processo dinâmico que ocorre em baixas temperaturas e tem sido associado ao movimento semelhante a um líquido em estudos anteriores, mas faltava uma compreensão mecanicista clara. Este estudo preenche essa lacuna, fornecendo uma base computacional para esse fenômeno.
Curiosamente, o estudo mostrou que estes aglomerados não são difusivos, o que os distingue de outros processos de relaxação conhecidos em materiais de vidro. Este comportamento de não difusão é uma característica fundamental que distingue os PMDs e fornece novos insights sobre a dinâmica interna dos sólidos vítreos.
Dr. Wang explicou: “O relaxamento de baixa temperatura descrito em nosso estudo não é causado por transições atômicas e não exibe comportamento difusivo. Este estado único de matéria condensada é dissipativo, mas não difusivo.” Esta distinção pode ter implicações importantes para a compreensão e manipulação das propriedades mecânicas dos vidros metálicos, especialmente a baixas temperaturas.
Além disso, estudos mostraram que a presença desses aglomerados pode influenciar o comportamento mecânico dos vidros metálicos, como a sua plasticidade. O estudo fornece informações sobre por que esses materiais desenvolvem certas propriedades mecânicas, como fragilidade em temperaturas intermediárias.
As conclusões dos PMA não só validam pressupostos de longa data neste domínio, mas também abrem novas vias de investigação. A equipe planeja investigar mais detalhadamente as características estruturais associadas a esses aglomerados e explorar seu impacto potencial em outros fenômenos em materiais de vidro, como envelhecimento, cristalização e deformação.
Esta pesquisa marca um passo importante na compreensão fundamental dos sólidos vítreos. Ele fornece uma base sólida para o conceito de regiões semelhantes a líquidos nestes materiais, desafiando as teorias existentes e potencialmente levando a novas aplicações na ciência dos materiais.
Referência do diário
Em Haibin, Wang Qi. “Aglomerados semelhantes a líquidos em sólidos vítreos são um estado único da matéria: dissipativos, mas não difusivos.” Próximos Materiais 3 (2024): 100168.DOI: https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2024.100168
