Атомы в металлических сплавах располагаются слоями

Исследование металлических сплавов на атомном уровне с помощью рентгеновских установок, показало, что полного перемешивания атомов в сплавах не происходит.

Команда во главе с физиками из Гарвардского университета использовала рентгеновские лучи для того, чтобы увидеть как атомы висмута и олова ведут себя при формировании жидкого сплава. Внутри сплава атомы смешивались полностью, но на его поверхности они разделялись в слои с различным составом. "Наружный слой состоял, в основном, из атомов висмута, следующий из олова, и так слои, чередуясь, уходили вглубь материала, постепенно смешиваясь в настоящий сплав", - сказал ведущий исследователь Олег Шпирко, в настоящее время работающий в Аргоннском центре наноматериалов (CNM).

Ученым уже давно было известно, что компонент с меньшим поверхностным натяжением образует наружную пленку (адсорбция Гиббса), но в глубине материала данный эффекта ранее никогда не наблюдался. "Поверхностное расслоение - своего рода парадокс, поскольку два указанных компонента абсолютно смешиваемы между собой. Но оно было предсказано еще в 1950 г., и ускользало от экспериментаторов в течении более чем 50 лет", - добавил Шпирко.

Разработанная исследователями технология рентгеновских наблюдений позволяет изучать атомные слои в жидких сплавах с компенсацией тепловых колебаний, которые, в обычных условиях, могут "затенить" исследуемый наноразмерный объект. Ученые выяснили, что расслоение образует квазикристаллическую структуру, которая появляется при жидкостно-паровом взаимодействии даже простых металлов, но совершенно не свойственна диэлектрическим жидкостям, таким как вода.

В новых исследованиях ученые используют резонансные рентгеновские установки, позволяющие им получить специфичные для элемента профили плотности, при поддержке субнанометрового разрешения. Ученые считают, что в новых наноматериалах подобные граничные эффекты будут играть доминирующую роль.