Pd_42,5 Ni_7.5 Cu₃₀ P₂₀ (PNCP) est considéré comme le champion des verres métalliques massifs en raison de sa capacité de formation de verre (GFA), mais les configurations atomiques qui conduisent à cette propriété restent inconnues. Récemment, une équipe internationale de chercheurs dirigée par le professeur Shinya Hosokawa de l'Université de Kumamoto, au Japon, a analysé les configurations atomiques du PNCP, l'a comparé aux alliages précédents et a trouvé ses configurations caractéristiques et l'origine de son GFA. Cela peut aider les ingénieurs à créer de meilleurs verres métalliques.

Le verre métallisé est un matériau révolutionnaire qui allie la souplesse du verre à la résistance des métaux. Ceux-ci sont fabriqués en refroidissant rapidement un métal liquide ou un alliage de sorte que les atomes gèlent selon un schéma aléatoire, un peu comme des liquides, plutôt que le schéma régulier des métaux normaux. Ce motif aléatoire semblable à un liquide est également visible dans le verre, donnant son nom au matériau. Pd_42,5 Ni_7.5 Cu₃₀ P₂₀ (PNCP) est considéré comme bien meilleur que l'un ou l'autre de ses alliages parents, Pd₄₀ Ni₄₀ P₂₀ (PNP), qui montre un GFA et un Pd₄₀ légèrement moins bons Cu₄₀ P₂₀ (PCP), qui montre un GFA bien pire que le PNCP. Pourtant, les configurations atomiques caractéristiques du PNCP, qui en font un excellent verre métallique, restaient un mystère.

Dans un article récent mis en ligne le 25 août 2022 et publié dans le Journal of Non-Crystalline Solids , une équipe de chercheurs du Japon, d'Allemagne, de France, de Hongrie et du Royaume-Uni nous a rapprochés de la résolution de ce mystère. Dirigés par le professeur Shinya Hosokawa de l'Université de Kumamoto, au Japon, ils ont analysé avec succès la structure atomique du PNCP et l'ont comparée à la structure atomique du PNP et du PCP pour trouver les configurations caractéristiques pouvant conduire à l'excellent GFA du PNCP.

"Alors que des études antérieures ont tenté de formuler des règles permettant de prédire le GFA des verres métalliques, celles-ci n'ont pas été vérifiées expérimentalement. Nos résultats montrent que ces règles pourraient ne pas être vraies. De plus, nos recherches mettent en lumière les prochaines étapes qui doivent être pour comprendre comment les configurations atomiques d'autres verres métalliques affectent leur GFA », a déclaré le professeur Hosokawa.

Grâce à de multiples techniques d'observation telles que la diffusion anormale des rayons X, la diffraction des rayons X et la diffraction des neutrons, les configurations atomiques d'un échantillon de PNCP de 3 mm de diamètre ont été élucidées. Ceux-ci ont été analysés à l'aide de techniques telles que la modélisation inversée de Monte Carlo. Les observations ont ensuite été comparées à des observations similaires du PNP et du PCP.

L'équipe a trouvé des différences distinctes dans les configurations atomiques du PNCP par rapport à ses alliages parents. Pour commencer, le PNCP a affiché plus d'hétérogénéité dans ses métaux secondaires, le nickel et le cuivre, par rapport aux métaux secondaires du PNP (c'est-à-dire du nickel) et du PCP (c'est-à-dire du cuivre). Le nickel et le cuivre n'étaient pas uniformément répartis dans le PNCP. De plus, l'équipe a observé une augmentation des arrangements icosaédriques autour du nickel et du cuivre dans le PNCP. Enfin, les résultats de l'homologie persistante (PH), une méthode de calcul de la topologie des composés, ont montré que le PNCP contenait les plus grands anneaux PH de cuivre de tous les verres métalliques massifs à base de palladium.

S'appuyant sur ces découvertes, les chercheurs ont conclu que dans le PNCP, la partie légèrement covalente (faite de palladium et de phosphore, ou Pd-P) et la partie métallique (faite de nickel et de cuivre) interagissent les unes avec les autres, ce qui conduit au PNCP. excellente GAF. Le professeur Hosokawa explique pourquoi ces découvertes sont utiles :"Nos résultats peuvent aider les autres à comprendre les origines de l'excellente capacité de formation de verre dans de nombreux verres métalliques, pas seulement le PNCP. Des recherches supplémentaires peuvent s'appuyer sur les nôtres et aider à développer de meilleurs verres métalliques à l'avenir. "

Les verres métalliques ont une bonne flexibilité, solidité et résistance à la corrosion. Ainsi, il existe un énorme potentiel dans l'utilisation de ces matériaux. Des progrès comme celui-ci peuvent rendre l'utilisation de verres métalliques plus courante dans notre monde et nous rapprocher un peu plus de la réalisation du potentiel de ces matériaux uniques. + Explorer plus loin

La recherche rend la physique de la formation du verre plus claire