Starkare än stål men ändå lätt att tillverka, bulkmetallglas är metaller som saknar en ordnad atomär kristallin struktur. Mysteriet med hur atomerna är packade i dessa glasögon har studerats i årtionden. Nu, nya datorexperiment har löst en debatt om atomär packning över en rad längdskalor. Simuleringarna visade att strukturen på olika längdskalor inte är liknande.

Att belysa atomär packning klargör en långvarig debatt om strukturen hos bulkmetallglas. Resultaten förbättrar vår förståelse för egenskaperna hos dessa glasögon och andra slumpmässigt ordnade fasta ämnen. Till exempel, verket förklarar bättre nyckelfunktioner som hur det metalliska glaset ändrar egenskaper med temperaturen, och hur den reagerar på stress. Också, detta arbete gynnar forskare som arbetar med att designa höghållfasta metallglas.

Bulkmetallglas är en klass av metaller som saknar en ordnad kristallin struktur. Denna funktion leder till unika egenskaper, men det resulterar också i stor variation av egenskaper som inte är förutsägbara. Också, bristen på ordning leder i allmänhet till dålig motståndskraft mot skarpa stötar (låg seghet). Det är väl etablerat att dessa material har lokal ordning på atomlängdskalor, men hur denna ordning manifesterar sig på större "medium range" skalor är ett område för fortsatt undersökning. En teori är att den atomära packningen är "fraktal"; det är, strukturerna/klustren av atomer liknar varandra i en mängd olika längdskalor (ungefär som en liten bäck i leran har samma struktur som det enorma Mississippiflodens delta).

Att förstå exakt hur den ordningen kan beskrivas är viktigt för att förutsäga egenskaper och etablera nya riktningar för att möjliggöra design av det fysiska och mekaniska beteendet hos metallglasen. I den här studien, forskarna utförde storskaliga atomära datorsimuleringar av en mängd olika metalliska glaslegeringskompositioner för att göra exakta mätningar av både separationen av enskilda atomer och separeringen av kluster. Genom att utföra denna analys med en så stor uppsättning simuleringsdata tilläts mätningar över ett större intervall av längdskalor. Det avslöjade att packningen inte var fraktal.

De nya resultaten pekade också på utmaningar som är inneboende i att dra slutsatser om atomstrukturen hos dessa flerkomponentsystem med hjälp av spridningsbaserade experiment. Resultaten illustrerade drag förknippade med den enhetliga deformationen som kan styra framtida analyser. Ytterligare, forskarna kategoriserade på vilken nivå de små strukturella enheterna var anslutna, vilket kommer att hjälpa till att skapa förutsättningar för ytterligare analys av det ovanliga beteendet hos bulkmetallglas.