Powstaje zatem pytanie o to, czy istnieje jakakolwiek możliwość rozszerzenia takiej uporządkowanej struktury na większy obszar danego stopu, a co za tym idzie zmiany właściwości większej objętości stopu. Dotychczas fizycy zakładali, że takie modyfikacje można wprowadzać jedynie za pomocą precyzyjnej obróbki termicznej.
Czytaj też: Stopy o wysokiej entropii produkowane w Świerku. Co w nich niezwykłego?
Zespół fizyków z Narodowego Centrum Badań Jądrowych wykazał w symulacjach, że istnieje jeszcze jedna, alternatywna droga porządkowania struktury atomów w takich stopach. Teraz badacze starają się potwierdzić wyniki symulacji eksperymentalnie.
Źródło: NCBJ 2024, materiały prasowe, www.ncbj.gov.pl
Przedmiotem symulacji prowadzonych w NCBJ było ustalenie właściwości, w tym także twardości stopu niklu, kobaltu i chromu. Naukowcy starający się poznać ograniczenia takiego materiału w toku swoich symulacji dostrzegli coś nietypowego. Okazało się bowiem, że chaotyczna struktura chemiczna stopu jest w stanie zmienić się pod wpływem punktowego nacisku. Tam, gdzie przyłożymy nacisk, np. za pomocą ostrza diamentowego, struktura krystaliczna ulega zmianie w ten sposób, że atomy niklu w bezpośrednim otoczeniu punktu nacisku zaczynają ustawiać się w struktury uporządkowane. Mało tego, nawet po usunięciu źródła nacisku, tj. ostrza, atomy niklu pozostają już w swoich nowych lokalizacjach. Należy tutaj jednak zauważyć, że do takiej zmiany ułożenia atomów dochodzi jedynie lokalnie, bezpośrednio pod ostrzem wywierającym nacisk na stop.
Czytaj też: Tak łatwo nikt nie kontrolował katalizy. Polacy są pierwsi, którzy stworzyli coś takiego
Badacze z Narodowego Centrum Badań Jądrowych w komunikacie opublikowanym w związku z publikacją wyników badania w renomowanym periodyku naukowym Physical Review Letters podkreślają, że do fizycznej zmiany rozmieszczenia atomów niklu w stopie NiCoCr dochodzi jedynie pod wpływem przedłużonego działania siły nacisku. Jeżeli bowiem po zaaplikowaniu nacisku i jego natychmiastowym zwolnieniu, do uporządkowania struktury w otoczeniu ostrza generującego nacisk po prostu nie dojdzie.
Symulacje prowadzone w NCBJ otwierają zatem zupełnie nową ścieżkę rozwoju nowych materiałów i kontrolowania ich właściwości na poziomie atomowym. Do praktycznego wykorzystania nowej wiedzy jeszcze daleka droga, jednak już teraz naukowcy planują kolejne eksperymenty, w których proces badania twardości danego materiału będzie obserwowany także za pomocą mikroskopów elektronowych, które z kolei będą kontrolować, czy mierzona twardość nie jest jedynie lokalnym skutkiem samego nacisku ze strony narzędzia, którego zadaniem było mierzenie tejże twardości.