Los materiales que tienen una estructura desordenada sin un patrón repetitivo regular se describen como amorfos. Dichos materiales se pueden encontrar en la naturaleza y también tienen una variedad de aplicaciones en tecnología. Sin embargo, la naturaleza desordenada de estos materiales los hace más difíciles de caracterizar queestructuras cristalinas.
Ahora, los investigadores del Instituto de Ciencia Industrial de la Universidad de Tokio han demostrado que la estructura de una clase particular de líquidos y materiales amorfos, conocidos como formadores de vidrio tetraédrico, se puede entender a partir de mediciones experimentales. Sus hallazgos se publicaron en Avances científicos .
Cuando un material cristalino dispersa rayos X o neutrones, produce un patrón bien definido como resultado de su estructura. Por el contrario, los patrones producidos por líquidos y materiales amorfos muestran picos amplios que no proporcionan el mismo grado de informaciónSin embargo, se sabe que los líquidos y materiales amorfos que tienden a formar una red, como la sílice y el silicio, exhiben una característica llamada primer pico de difracción aguda FSDP.
Se han presentado muchas teorías que vinculan las propiedades de la FSDP con la estructura del material relacionado; sin embargo, todavía no existe un consenso aceptado sobre lo que da lugar a estas características. Ahora los investigadores han demostrado que la FSDP es el resultado de la tetraédricanaturaleza del orden local de los átomos en el líquido.
"La naturaleza covalente de la unión en los líquidos que estudiamos resulta en un cierto grado de organización a nivel local, aunque el orden no se extiende a largo plazo", explica el autor correspondiente del estudio, Hajime Tanaka. "Nos centramos en elestructura de unidad tetraédrica que se forma en los materiales y, como resultado, ha establecido un modelo que puede soportar una variedad de hallazgos experimentales ".
Los investigadores probaron su modelo de tetraedro utilizando datos simulados y experimentales para numerosos materiales de óxido, haluro, calcogenuro y monoatómicos en estado líquido o amorfo. Los hallazgos pudieron explicar el origen de la FSDP, así como otros picos de número de onda más altos ycaracteristicas.
"Hemos mostrado evidencia directa de una estructura de dos estados en la que el orden y el desorden coexisten en la misma red formando líquido", explica el primer autor Rui Shi. "Esperamos que nuestros hallazgos conduzcan a una mejor comprensión de las propiedades delíquidos tetraédricos y vidrios, y consecuentemente tienen un impacto en áreas como la ciencia de la tierra y los materiales semiconductores ".
El vínculo directo entre los datos que se pueden adquirir utilizando técnicas estándar e información estructural cuantitativa sobre el grado y el rango del orden local demuestra la importancia práctica y el potencial del modelo presentado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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