Plus solide que l'acier mais facile à fabriquer, les verres métalliques massifs sont des métaux dépourvus de structure cristalline atomique ordonnée. Le mystère de la façon dont les atomes sont emballés dans ces verres est étudié depuis des décennies. Maintenant, des expériences informatiques récentes ont résolu un débat sur l'emballage atomique sur une gamme d'échelles de longueur. Les simulations ont révélé que la structure à différentes échelles de longueur n'est pas similaire.

L'élucidation de l'emballage atomique clarifie un débat de longue date sur la structure des verres métalliques massifs. Les résultats améliorent notre compréhension des propriétés de ces verres et d'autres solides ordonnés au hasard. Par exemple, le travail explique mieux les caractéristiques clés telles que la façon dont le verre métallique change de propriétés avec la température, et comment il réagit au stress. Aussi, ce travail profite aux scientifiques travaillant à la conception de verres métalliques à haute résistance.

Les verres métalliques en vrac sont une classe de métaux qui n'ont pas de structure cristalline ordonnée. Cette caractéristique conduit à des propriétés uniques, mais il en résulte également une grande variabilité des propriétés qui n'est pas prévisible. Aussi, le manque d'ordre conduit généralement à une mauvaise résistance aux chocs violents (faible ténacité). Il est bien établi que ces matériaux possèdent un ordre local aux échelles de longueur atomique, mais comment cet ordre se manifeste à des échelles "moyennes" plus grandes est un domaine d'investigation continue. Une théorie est que l'emballage atomique est « fractal »; C'est, les structures/amas d'atomes sont similaires à diverses échelles de longueur (un peu comme un petit ruisseau dans la boue a la même structure que l'immense delta du Mississippi).

Comprendre précisément comment cet ordre peut être décrit est important pour prédire les propriétés et établir de nouvelles directions permettant de concevoir le comportement physique et mécanique des verres métalliques. Dans cette étude, les chercheurs ont effectué des simulations informatiques atomiques à grande échelle d'une variété de compositions d'alliages de verre métallique pour effectuer des mesures précises à la fois de la séparation des atomes individuels ainsi que de la séparation des grappes. La réalisation de cette analyse avec un si grand ensemble de données de simulation a permis des mesures sur une plus grande gamme d'échelles de longueur. Il a révélé que l'emballage n'était pas fractal.

Les nouveaux résultats ont également mis en évidence les défis inhérents à l'élaboration de conclusions sur la structure atomique de ces systèmes à plusieurs composants à l'aide d'expériences basées sur la diffusion. Les résultats ont illustré les caractéristiques associées à la déformation uniforme qui peuvent guider les analyses futures. Plus loin, les chercheurs ont catégorisé à quel niveau les petites unités structurelles étaient connectées, ce qui aidera à préparer le terrain pour une analyse plus approfondie du comportement inhabituel des verres métalliques en vrac.