L'une des nombreuses voies possibles vers les matériaux de nouvelle génération, celles qui permettent de nouvelles avancées dans le stockage de données, appareils électroniques, et des matériaux de construction structurels plus légers et plus résistants - se fait par surfusion des métaux dans une catégorie d'alliages appelés «verre métallique, ' sans motif régulier ou cristallin de structure atomique (les scientifiques l'appellent "amorphe"). Contrairement au verre ordinaire ou à vitre, cependant, ces verres métalliques sont d'excellents conducteurs électriques, ce qui les rend prometteurs pour toutes sortes d'applications technologiques.

Lorsque le verre métallique est chauffé à une température bien inférieure à son point de fusion, de nouveaux états imprévisibles de la matière apparaissent. Certaines de ces structures matérielles inhabituelles contiennent de petits îlots ou fragments de solides cristallisés, ceux qui pourraient avoir des propriétés potentiellement utiles.

"Le défi est de comprendre comment se forment ces alliages, et comment contrôler leur formation dans ces conditions; aucun modèle existant ne peut prédire leur existence en raison des grandes variations de la mobilité atomique à différentes températures, " dit Lin Zhou, un scientifique du laboratoire Ames du département américain de l'Énergie. « Les mesures expérimentales de la voie de transition sont essentielles pour établir des modèles fiables permettant de surmonter ce défi. Ce sera la clé pour fabriquer ces matériaux de manière contrôlée, avec exactement les propriétés que nous voulons avoir."

Experts dans la capture de détails au niveau atomique des transformations de matériaux complexes, Zhou et d'autres scientifiques de la division des sciences et de l'ingénierie des matériaux du laboratoire Ames ont fondu, sur-refroidi puis réchauffé un alliage modèle d'aluminium et de samarium, et surveillé le processus de réchauffage en temps réel avec une combinaison de diffraction des rayons X à haute énergie et de microscopie électronique à transmission.

Les vidéos capturées à croissance lente, nanocristaux d'aluminium en croissant irrégulièrement placés, qui sont engloutis dans le complexe intermétallique à formation rapide du métal vitreux, un processus appelé dévitrification. Ces résultats anormaux étaient surprenants, mais a aidé à expliquer certains résultats déroutants des expériences précédentes.

"Précédemment, nous tirerions des conclusions en comparant des images fixes avant et après transformation avec des modèles théoriques, ", a déclaré Zhou. "Avec ces techniques, nous avons des informations beaucoup plus précises pour expliquer ces transformations."

La recherche est discutée plus en détail dans le document, "Une réaction eutectique anormale métastable à l'échelle nanométrique révélée par des observations in-situ, " écrit par Lin Zhou, Fanqiang Meng, Shihuai Zhou, Soleil de Kewei, TaeHoon Kim, Ryan Ott, Ralph Napolitano, et Matthew J. Kramer; et publié dans Acta Materialia .