美國制造出單晶體結(jié)構(gòu)金屬玻璃

【中玻網(wǎng)】一般來說，包括金屬玻璃在內(nèi)的玻璃態(tài)物質(zhì)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上都處于無序狀態(tài)，但據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)6月17日報道，美國的一個研究小組日前通過高壓對一個金屬玻璃樣本進行處理后，在其內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了一個呈高度有序狀態(tài)的單晶體結(jié)構(gòu)。該研究有助于人們加深對金屬玻璃材料的認(rèn)識，開創(chuàng)出一種新型金屬玻璃的制備工藝。相關(guān)論文發(fā)表在6月17日出版的《科學(xué)》雜志上。
　　雖然玻璃以及玻璃態(tài)物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)總體呈現(xiàn)出無序狀態(tài)，但其相鄰的原子間（一般不超過4個到5個原子間距）偶爾也會表現(xiàn)出一種暫時的有序性，這被稱為“短程有序”，范圍稍微大一點的被稱為“中程有序”，再大一點類似于普通晶體的則被稱為“長程有序”。目前絕大多數(shù)金屬玻璃的結(jié)構(gòu)都屬于長程無序、短程有序，試圖讓金屬玻璃接近于晶體，具有“長程有序”結(jié)構(gòu)的實驗也都以失敗而告終。
　　美國卡內(nèi)基地球物理實驗室研究員毛河光及其同事的一項研究卻有望改變這一現(xiàn)狀，讓制造出具有長程有序結(jié)構(gòu)的金屬玻璃成為可能。
　　實驗中，研究人員將大多只有1厘米長、非常細(xì)的鈰鋁金屬玻璃樣本放在25千兆帕斯卡（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力的25萬倍）的壓力下進行處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有的樣本都在強大壓力下發(fā)生了“脫玻化”，關(guān)閉了玻璃態(tài)并形成了面心立方晶體結(jié)構(gòu)，而它們的原子就像乒乓球一樣被塞入這個結(jié)構(gòu)當(dāng)中。樣品被帶回環(huán)境壓力后，新結(jié)構(gòu)仍然保持穩(wěn)定。
　　毛河光說，這一令人振奮的結(jié)果表明，對鈰鋁玻璃進行加壓就可獲得人們所需要的長程有序的“無缺玻璃”，或許這種情況在其他金屬玻璃中也存在。
　　即將加入毛河光小組的浙江大學(xué)研究人員曾橋石（音譯）說，高壓技術(shù)或許提供了一種通過金屬玻璃制造單晶材料的方法。此外，它還有效地將兩種較端材料結(jié)合在了一起：高度有序的單晶和高度無序的玻璃。
　　金屬玻璃也被稱為非晶態(tài)合金，是一種具有特殊性能的新型材料。這種材料比玻璃堅硬、比金屬有彈性，兼具兩者的優(yōu)點又克服了它們的弊病。其較高的強度、良好的磁學(xué)性能和抗腐蝕能力使其在電子、航空航天、機械、微電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。用它制成的變壓器鐵芯具有顯著的節(jié)能效果，在電子設(shè)備中使用這種材料還能起到減輕設(shè)備重量、增加有效載荷、增強抗干擾能力的作用。此外，它還能用來制造高爾夫球桿、感應(yīng)式防盜標(biāo)簽等。
　　美國能源部能源前沿研究中心、中國國家自然科學(xué)設(shè)立資金會以及中國博士后科學(xué)設(shè)立資金會等單位為此項研究提供了資助。