Fysikerna vid University of Constance Daniel Mutter och Peter Nielaba har visualiserat förändringar i formminnesmaterial ner till nanometrisk skala i en artikel som ska publiceras i European Physical Journal B .

Metalllegeringar kan sträckas eller komprimeras på ett sådant sätt att de förblir deformerade när belastningen på materialet har släppts. Forma endast minneslegeringar, dock, kan återgå till sin ursprungliga form efter att ha värmts över en viss temperatur.

För första gången, författarna bestämmer de absoluta värdena för temperaturer vid vilka formminnes nanosfärer börjar byta tillbaka till sin memorerade form-genomgår så kallad strukturell fasövergång, vilket beror på storleken på partiklar som studeras. För att uppnå detta resultat, de utförde en datorsimulering med hjälp av nanopartiklar med diametrar mellan 4 och 17 nm gjorda av en legering med lika proportioner av nickel och titan.

Hittills, forskningsinsatser för att fastställa strukturell fasövergångstemperatur har huvudsakligen varit experimentella. Tack vare en datoriserad metod som kallas molekylär dynamiksimulering, författarna kunde visualisera omvandlingsprocessen av materialet under övergången. När temperaturen ökade, de visade att materialets kristallstruktur i atomskala skiftade från en lägre till en högre nivå av symmetri. De fann att den starka inverkan av energiskillnaden mellan låg- och högsymmetristrukturen vid nanopartikelns yta, som skilde sig från den i dess inre, kan förklara övergången.

Det mesta av det tidigare arbetet med formminnesmaterial var i makroskopiska skalsystem och användes för applikationer som tandställning, stenter eller oljetemperaturreglerande anordningar för bulletåg. Potentiella nya applikationer inkluderar skapandet av nanoswitchar, där laserbestrålning kan värma upp sådant formminnesmaterial, utlöser en förändring i dess längd som skulle i tur och ordning, fungera som en switch.