Американським ученим вдалося створити кристал аморфного металевого скла зі сплаву алюмінію і церію, що є великим кроком на шляху до створення "ідеального скла", говориться в статті.

Металеве скло було винайдено в середині XX століття. Воно виготовляється зі спеціального сплаву металів, на відміну від звичайного силікатного скла, яке складається з оксиду кремнію і оксидів кальцію, натрію і деяких інших металів. Цей матеріал стійкий до корозії і зносу, легко піддається плавці і відливання, і до того ж не такий крихкий, як звичайне скло.

Подібні сплави мають аморфною структурою – так званої структурою "ближнього порядку", на відміну від традиційних сплавів металів, які утворюються з упорядкованих мікрокристалів – структур "дальнього порядку". Крім того, вчені знаходять свідоцтва того, що металеві скла складаються з невеликих однорідних структур "середнього" порядку. У них атоми не тільки утворюють впорядковані групи з сусідніми атомами, як в аморфному стані матерії, а й формують більші домени.

Учені й промисловці давно намагаються розробити скло, яке було б однорідне за своїм складом, володіло кращими властивостями сучасних видів стекол, і не мало таких недоліків, як крихкість, знос, не ідеальна прозорість. Відповідно до сучасних уявлень, "ідеальне скло" містить структури "далекого порядку".

Дослідники намагалися моделювати поведінку такого скла в експериментах з кількома склоподібних сполуками – такими, як вода, оксид кремнію і цеоліт. Створені моделі виявили існування структур ближнього і середнього порядку, але стану "ідеального скла" досягти так і не вдалося.

Група вчених під керівництвом Хо-Квон Мао (Ho-Kwang Mao) з Інституту Карнегі у Вашингтоні (США) досліджувала фізичні властивості металевого скла зі сплаву алюмінію і церію. Вони виявили, що ця речовина переходить з аморфного в кристалічний стан при тиску, що перевищує атмосферний в 250 тисяч разів.

Такий кристал має форму гранецентрированной куба (аналогічну форму має кристал алмаза), і в певному перерізі нагадує зірку Давида, а за формою схожий на коробку, набиту м'ячиками для настільного тенісу.

Примітно, що перехід з аморфного в кристалічний стан відбувається тільки при досягненні відмітки в 250 кілопаскаль (1 паскаль дорівнює тиску земної атмосфери), і кристал не втрачає своєї форми при зменшенні тиску до атмосферного.

Як пишуть вчені, настільки високий тиск потрібно для того, щоб подолати різницю між розміром і електропотенціалів атомів церію і алюмінію, яка заважає образованию кристала при "нормальних" умовах. Кристалічні структури, які утворюються при високих температурах, виявляються нестійкими при її зниженні і переходять у стан аморфного металевого скла. Однак при високому тиску розподіл електронів в атомах церію змінюється, що дозволяє кристалу зберігати стійкість при кімнатній температурі і атмосферному тиску.

"Це приголомшливе відкриття показало, що алюмінієво-церієвої скло може стати базою для розробки формули" ідеального скла ". Крім того, такий же перехід може існувати і для інших видів металевого скла", – укладає Мао.

За материлов: Ріа Новини

Tweet