Presentan un método más rápido y preciso para encontrar vidrios metálicos

Un método que reduce drásticamente el tiempo requerido para identificar elementos con los que fabricar vidrios metálicos ha sido presentado en nature Materials por un equipo de científicos.

Se están desarrollando vidrios metálicos para una amplia gama de aplicaciones. El material relativamente nuevo es más fuerte incluso que los mejores metales, pero con la flexibilidad del plástico. Sin embargo, encontrar los elementos adecuados para fabricar vidrios metálicos ha demostrado ser una tarea que requiere mucho tiempo.

Los vidrios metálicos deben sus propiedades a sus estructuras atómicas únicas: cuando los vidrios metálicos se enfrían de un líquido a un sólido, sus átomos se asientan en una disposición aleatoria y no cristalizan como lo hacen los metales tradicionales. Pero la capacidad de formación de vidrio (GFA), es decir, la facilidad con la que un metal o una aleación se puede convertir en vidrio, es compleja y poco conocida. Y tratar de cuantificar el GFA de un material ha sido experimentalmente elaborado y computacionalmente desafiante.

Como consecuencia, la combinación ideal de propiedades se ha encontrado solo en unas pocas aleaciones, y el uso actual del vidrio metálico se limita a aplicaciones altamente especializadas. Para dar rienda suelta a su potencial, se debe caracterizar una gama mucho más amplia de aleaciones.

El equipo de investigadores ha ideado un método que reduce gran parte del tiempo y el proceso de prueba y error. Descubrieron que con la difracción de rayos X convencional, podían averiguar con qué facilidad se puede convertir una aleación en vidrio. Para el estudio, procesaron alrededor de 5.700 patrones de difracción de rayos X de 12 sistemas de aleación, una cantidad sin precedentes de datos experimentales, tanto en cantidad como en calidad constante.

«Podemos extraer información sobre el vidrio a partir de un patrón de difracción de rayos X, que es muy fácil de medir», dijo en un comunicado Jan Schroers, profesor de la Yale School of Engineering and Applied Science y autor de la investigación. «En el pasado, solo se podía afirmar si el material era un vidrio o no. Ahora podemos distinguir entre vidrios mirando el ancho del primer punto máximo. Este ancho nos dice lo fácil que es formar un vidrio».

Desde un punto de vista práctico, esto significa una reducción drástica del tiempo necesario para encontrar nuevos vidrios metálicos. Usando métodos convencionales, determinar si un material hace un mejor vidrio que otro requiere un proceso «realmente elaborado».

«Ahora haces una difracción de rayos X y sabes lo bueno que es el vidrio», dijo. «Hay miles de cristales diferentes, y podemos distinguir entre cada uno y describir sus características. Y ahora tenemos la oportunidad de distinguir entre vidrios. No son como los cristales, pero mirando el espectro, podemos sacar conclusiones sobre la capacidad de cada vidrio para la formación de vidrio, por lo que tenemos una firma estructural fácilmente medible de una propiedad».