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Résoudre le mystère structurel du verre


Le verre est l’un des sujets les in addition courants que nous voyons tous les jours, mais la composition détaillée de ce matériau non métallique et non liquide a toujours été un mystère majeur en science. Une équipe de recherche codirigée par des scientifiques de la City College of Hong Kong (CityU) a découvert avec succès que le verre métallique amorphe et cristallin ont les mêmes éléments structurels. Et c’est la connectivité entre ces blocs qui distingue les états cristallin et amorphe du matériau. Les résultats ont permis de mieux comprendre la construction du verre.

Le verre est un solide amorphe non cristallin qui a une utilisation pratique et technologique répandue dans la vie quotidienne. Outre le verre sodocalcique utilisé dans les fenêtres, il existe de nombreux autres varieties de verres comme le verre métallique. Le matériau en stage vitreuse est mystérieux et spécial : à l’extérieur, le matériau se comporte comme un solide, mais à l’intérieur, il apparaît aussi désordonné qu’un liquide. Sa structure a donc longtemps fait l’objet de recherches scientifiques.

Une équipe de recherche co-dirigée par le professeur Wang Xunli, professeur titulaire de physique et chef du département de physique à CityU, a découvert un lien structurel entre un solide de verre et son homologue cristallin, ce qui constitue une percée dans la compréhension de la composition détaillée des amorphes amorphes. Matériel. Le travail a été publié dans Character Supplies, intitulé « A medium-vary framework motif linking amorphous and cristallin condition ».



“La framework du verre a été un grand défi scientifique”, a déclaré le professeur Wang.



Contrairement à un solide cristallin constitué d’un empilement périodique (ordre à longue distance) de blocs de construction fondamentaux appelés cellules unitaires, un matériau de verre n’a pas d’ordre à longue length. Mais un matériau en verre a des structures ordonnées à courte portée (2-5 ) et à moyenne portée (5-20 Å), et même à des échelles de longueur in addition longues. Cependant, en raison du manque de contraste résultant de la mother nature amorphe du matériau, il était difficile pour les scientifiques de déterminer expérimentalement la character de l’ordre à moyenne portée. En conséquence, il est resté un mystère scientifique s’il existe un lien structurel à des échelles de longueur moyenne ou as well as longue entre le matériau amorphe et ses homologues cristallins. Le problème est encore aggravé par le fait qu’un matériau amorphe se cristallise souvent en une stage de composition différente, avec des blocs de development structurels sous-jacents très différents.

Pour surmonter ce défi, l’équipe a capturé une section cristalline intermédiaire grâce à un contrôle précis du chauffage d’un verre métallique (un alliage palladium-nickel-phosphore (Pd-Ni-P)) à haute température.

L’équipe a ensuite utilisé différentes tactics avancées d’analyse de structure, notamment la microscopie électronique à transmission à haute résolution, la diffraction des rayons X synchrotron de haute précision et l’analyse automatisée d’images informatiques. En comparant les constructions du verre métallique (alliage) dans ses états cristallins amorphe et intermédiaire, l’équipe a découvert que les deux formes d’alliages partagent le même bloc de construction, qui est un “amas de prismes trigonaux à six chaînons (6M-TTP) ” composé d’atomes de palladium, de nickel et de phosphore. L’équipe a également conclu que c’était la connectivité entre les amas qui distinguait les états cristallin et amorphe.

“Notre étude expérimentale montre que les briques structurelles reliant les états amorphe et cristallin, comme l’amas de prismes trigonaux pour le verre métallique Pd-Ni-P, pourraient bien s’étendre à l’échelle de longueur moyenne, de l’ordre de la dizaine d’angströms ( Å), qui pourrait être une caractéristique universelle pour les matériaux amorphes. Cette découverte suggère fortement que la structure du verre se différencie de son homologue cristallin principalement par la connectivité des blocs de development structurels », a déclaré le professeur Wang.

Les chercheurs pensaient que la compréhension de la construction moléculaire du matériau amorphe était vitale pour la conception de nouveaux matériaux car la construction déterminait les propriétés. “Notre étude expérimentale a mis en lumière la structure des matériaux amorphes à des échelles de longueur étendues. Cela contribuera grandement à nos endeavours pour comprendre la framework du verre”, a ajouté le professeur Wang.