Deutsch-französisches Forscherteam entdeckt „Anti-aging“ in metallischen Gläsern

Neues aus der Forschung

Meldung vom 03.04.2018

Metallische Gläser unterliegen derselben natürlichen Entwicklung wie wir Menschen: sie altern. Wissenschaftler der Universität Göttingen und des Europäischen Synchrotrons ESRF in Grenoble haben nun in ultrastabilen metallischen Gläsern, einer neuen Klasse von metallischen Gläsern, einen überraschenden Effekt festgestellt: Unter typischen Alterungsbedingungen zeigten die Gläser eine gegensätzliche Entwicklung – „Anti-aging“.


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Martin Lüttich et al.
Anti-aging in ultrastable metallic glasses
Physical Review Letters
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.135504

 
Darstellung der Strukturdynamik eines ultrastabilen metallischen Glases als Zwei-Zeiten-Korrelationsfunktion.

Metallische Gläser unterliegen derselben natürlichen Entwicklung wie wir Menschen: sie altern. Im Laufe der Zeit verändern sich ihre Eigenschaften, und zwar immer in dieselbe Richtung. Wissenschaftler der Universität Göttingen und des Europäischen Synchrotrons ESRF in Grenoble haben nun in ultrastabilen metallischen Gläsern, einer neuen Klasse von metallischen Gläsern, einen überraschenden Effekt festgestellt: Unter typischen Alterungsbedingungen zeigten die Gläser eine gegensätzliche Entwicklung – „Anti-aging“. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Physical Review Letters erschienen.

Metallische Gläser bilden im Gegensatz zu konventionellen Metallen keine geordnete atomare Struktur. Diese strukturelle Unordnung ist maßgeblich für ihr Verhalten und ihre Eigenschaften – sie sind einerseits härter, andererseits aber gleichzeitig elastischer als konventionelle Metalle. Dank dieser Charakteristik ist ein metallisches Glas ein besonders geeignetes Material für anspruchsvolle Anwendungen wie beispielsweise medizinische Implantate. Aufgrund der intrinsischen Unordnung ist ihre Struktur allerdings nicht stabil, wodurch sich ihre Eigenschaften spontan ändern – das metallische Glas altert.

„Die Stärke metallischer Gläser ist gleichzeitig ihr Schwachpunkt, was ihre Nutzbarkeit enorm einschränkt“, erklärt Martin Lüttich, Doktorand am I. Physikalischen Institut der Universität Göttingen und Ko-Autor der Studie. „Dies ist ein fundamentales Problem für Anwendungen, in denen die Zuverlässigkeit und Beständigkeit des Materials unerlässlich ist.“ Das Geheimnis ultrastabiler Gläser liegt in ihrer Herstellung: Sie werden auf eine neuartige Weise hergestellt, bei der langsam Atomschicht für Atomschicht aufgetragen wird. Dadurch ergeben sich im Vergleich zu konventionell hergestellten metallischen Gläsern verbesserte mechanische Eigenschaften.

„Da sich beide Gläser auf mikroskopischer Skala ähneln, war die Entdeckung des Anti-aging-Effekts beim ultrastabilen Glas für uns eine Überraschung“, erläutert Lüttich. Die Entdeckung dieses Effekts trägt zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen der Strukturdynamik metallischer Gläser bei und lässt den praktischen Einsatz dieses Werkstoffes näher rücken.


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