Ученые открыли и объяснили аномалию в структуре жидкого металла — висмута

1603
05.07.2023, 14:15

Исследователи подведомственного Минобрнауки России Казанского федерального университета (КФУ) решили задачу по «расшифровке» структуры жидкого висмута вблизи плавления. Эти данные помогут разработать новые методы получения наноструктур на основе расплавов этого металла, которые используются в фармацевтической, электронной и других видах промышленности.

Висмут применяется в фармацевтической отрасли для изготовления медицинских препаратов, в электронике — для изготовления устройств магнитной памяти, в металлургической промышленности — для изготовления легкоплавких сплавов, в ядерной энергетике — в качестве жидкометаллического теплоносителя в составе со свинцом», — пояснил доктор физико-математических наук.

«Нами было впервые установлено, что в жидком висмуте содержатся квазистабильные структуры в виде протяженных цепочек, образующихся из «троек атомов» — триплетов правильной геометрии. Непосредственно эти структуры являются причиной так называемых структурных аномалий, регистрируемых с помощью экспериментов по рентгеновской и нейтронной дифракции в расплаве висмута, но отсутствующих у большинства других однокомпонентных расплавов. Этот научный результат удалось получить, сочетая традиционную экспериментальную методику по рентгеновской дифракции и численный эксперимент по первопринципному моделированию молекулярной динамики», — рассказал заведующий кафедрой вычислительной физики и моделирования физических процессов Института физики КФУ Анатолий Мокшин.

Открытие вносит существенный вклад в понимание физических процессов, протекающих на микроскопических (атомистических) масштабах в расплавах поливалентных металлов, таких как висмут, и открывает дорогу развитию новых методов получения (формирования) наноструктур на основе металлических расплавов.

Научная работа проводилась в рамках поддержанного грантом Российского научного фонда проекта «Теоретические, симуляционные и экспериментальные исследования физико-механических особенностей аморфообразующих систем с неоднородными локальными вязкоупругими свойствами». Результаты опубликованы в одном из международных научных изданий.