Le verre métallique est un alliage de pointe important, prometteur pour de vastes applications d'ingénierie. Il apparaît comme une forme solide sous de nombreux aspects, avec un bel aspect métallique, une élasticité supérieure, une résistance élevée et une structure atomique densément emballée.

Cependant, cette notion tout à fait solide est aujourd'hui remise en question. Le professeur Bai Haiyang de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a récemment montré l'existence d'atomes de type liquide dans les verres métalliques. Ces atomes héritent de la dynamique des atomes liquides à haute température, révélant la nature des verres métalliques en partie solide et en partie liquide.

Les résultats ont été publiés dans Nature Materials .

La matière condensée peut généralement être classée en états solide et liquide. Dans des conditions extrêmes ou dans des systèmes spécifiques, la matière existe dans des états particuliers qui présentent simultanément certaines propriétés des solides et des liquides. Dans ce cas, les solides peuvent contenir des atomes de type liquide à diffusion rapide qui peuvent se déplacer rapidement même à basse température.

Par exemple, la glace entre dans un état "superionique" sous haute pression à des températures élevées. Dans cet état, les atomes H peuvent diffuser librement tandis que les atomes O sont fixés dans leurs sous-réseaux. De tels états spéciaux sont également observés dans le noyau interne de la Terre et dans les matériaux conducteurs de Li des batteries avancées, qui attirent une attention croissante dans la science et l'ingénierie.

Dans cette étude, les chercheurs ont révélé que des atomes de type liquide existent dans des verres métalliques densément emballés. En combinant des expériences dynamiques approfondies et des simulations informatiques, ils ont découvert que lorsque la viscosité d'un liquide s'écarte du comportement d'Arrhenius, tous les atomes ne participent pas à l'écoulement coopératif et à la solidification ultérieure. En fait, certains atomes peuvent conserver un comportement d'Arrhenius liquide même lorsque le système est refroidi jusqu'à un état vitreux, apparaissant ainsi comme des atomes persistants de type liquide qui conduisent à une relaxation rapide à des températures plutôt basses.

"Un solide vitreux est essentiellement solide et une petite partie liquide. Même à température ambiante, les atomes de type liquide dans un solide vitreux peuvent diffuser aussi facilement que dans son état liquide, avec une viscosité déterminée expérimentalement aussi faible que 10 ⁷ Pa·s, alors que la viscosité de la partie solide est supérieure à 10 ¹³ Pa·s", a déclaré le professeur Bai.

Ces résultats fournissent une image microscopique plus claire des verres. Cette nouvelle image peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment les propriétés des matériaux en verre sont liées à leur dynamique. Par exemple, les atomes de type liquide contrôlent l'anélasticité des verres et peuvent affecter leur ductilité.

De plus, la forte relation entre les atomes de type liquide et la structure désordonnée a également des implications pour l'étude de l'origine topologique de la diffusion rapide dans les solides, tels que les matières à l'état superionique et les conducteurs ioniques. + Explorer plus loin

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