Cấu trúc nguyên tử mới trong thủy tinh kim loại

Một nhóm các nhà khoa học đến từ trường đại học bang Iowa và đại học Wisconsin- Madison, Hoa Kỳ vừa tìm ra 1 cấu trúc nguyên tử kích cỡ na nô mới trong thủy tinh kim loại thông qua việc sử dụng các công cụ điện toán tiên tiến và kính hiển vi điện tử quét truyền qua

Các phát hiện trong nghiên cứu này rất hữu ích trong việc giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc nguyên tử của thủy tinh kim loại. Nhờ vào những hiểu biết này, các nhà sản xuất có thể điều chỉnh các đặc tính của thủy tinh kim loại như khả năng kéo sợi, khả năng thay đổi hình dạng dưới tác dụng của ứng lực mà không bị vỡ hay biến dạng, khả năng hình thành thủy tinh mà không kết tinh.

Paul Voyles, nghiên cứu viên chính của nhóm nghiên cứu cho biết, trong một cấu trúc thủy tinh cơ bản, các nguyên tử được sắp xếp theo một thứ tự hỗn loạn, trong khi nhận thức vốn đã phổ biến trong giới khoa học lại cho rằng: nguyên tử trong thủy tinh kim loại chỉ có thể sắp xếp theo các dạng hình ngũ giác. Trái lại với điều này, nhóm nghiên cứu của Voyle đã phát hiện trong thủy tinh kim loại zirconium-đồng-nhôm các nhóm nguyên tử hình lục giác và hình vuông cùng với các nhóm hình ngũ giác trong 1 khoảng không gian chỉ vài nanomet.

Hình 1. Paul Voyles, nghiên cứu viên chính của nhóm nghiên cứu

Voyle cũng chia sẻ, cứ 1-3 nanomet thì có gần 50 phân tử và cái cách chúng sắp xếp lần lượt với nhau là một điều thật mới mẻ và thú vị. Nhóm nhiên cứu của Voyle đã sử dụng 1 kính hiển vi điện tử quét truyền qua rất tiên tiến của trường đại học Wisconsin-Madison để phân tích cấu trúc nguyên tử kích cỡ nano này. Voyles giải thích rằng loại kính hiển vi này có thể tạo ra những chùm tia electron có đường kính 2 nanomet, kích thước này là lí tưởng để đo các chiều dài kích cỡ nano.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã kết hợp số liệu phân tích từ kính hiển vi và các kĩ thuật điện toán tiên tiến để thực hiện những mô phỏng giúp tái hiện chính xác các thí nghiệm.

Voyles còn cho biết sự kết hợp của 2 kĩ thuật nêu trên đã giúp ích các nhà khoa học rất nhiều trong việc đưa ra những giả thuyết về sự tạo nhóm kích cỡ na nô và đối xứng xoay. Nếu chúng ta khám phá ra vai trò của cấu trúc trong việc chi phối các đặc tính của thủy tinh kim loại và sự tham gia của các nguyên tố khác nhau trong những cấu trúc mới này, thì các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh, làm chủ những đặc tính này thông qua việc thay đổi thành phần cấu tạo hoặc thay đổi tốc độ làm nóng và làm lạnh của 1 vật liệu để thu được 1 cấu trúc hữu dụng hơn nữa.

Bước nghiên cứu tiếp theo của nhóm là đo lường các đặc tính của sự mô phỏng cấu trúc thủy tinh kim loại gần với thực tế nhất để hiểu sâu hơn về những mối quan hệ giữa cấu trúc và các đặc tính đó.

( Nguồn: http://www.azom.com/news.aspx?newsID=32986)
Thiên Lý @ MES Lab., (biên dịch)