Những người thợ rèn làm móng ngựa bằng cách đốt nóng, đập và uốn sắt, nhưng có bao giờ bạn hỏi cái gì đang xảy ra với từng nguyên tử kim loại trong một quá trình như vậy? Các nhà nghiên cứu Cornell, sử dụng mô phỏng điện toán, đang cung cấp cái nhìn mới về cách thức các nguyên tử trong tinh thể sắp xếp lại khi vật liệu bị uốn cong và định hình.
Hai ảnh trên là ảnh mẫu fractal sau khi kéo căng chạy mô phỏng trên máy tính. Còn hai ảnh dưới là ảnh chụp hiển vi từ một đơn tinh thể đồng và đơn tinh thể nhôm sau khi kéo căng.
Các nhà nghiên cứu vừa sáng tạo ra các chương trình tổng hợp trên máy tính mô phỏng các kim loại như nhôm và đồng sẽ trông như thế nào ở cấp độ nguyên tử khi bị kéo căng ra, đốt nóng và nguội đi. Họ mô phỏng cách thức các tinh thể, với các nguyên tử bắt đầu trong một mạng lưới đều đặn, biến đổi khi chúng bị bẻ cong thành những hình dạng khác nhau.
Những lí thuyết mới như vậy có thể mang đến sự hiểu biết tốt hơn về các vật liệu cấu trúc, từ các tòa nhà đến cầu đường, giúp chúng đỡ bị nứt vỡ hơn.
“Thật ra, chúng ta đang ở vào giai đoạn mới bắt đầu thử phát triển một lí thuyết có hệ thống của cách thức các vật liệu tiến triển khi chúng ta biến đổi sức căng và nhiệt độ”, phát biểu của James Sethna, giáo sư vật lí tại trường Đại học Cornell, người đứng đầu nghiên cứu trên.
Công trình của họ được công bố trên số ra ngày 01/09 của tạp chí Physical Review Letters, một ấn phẩm của Hội Vật lí Hoa Kì.
Khi một đơn tinh thể bị bẻ cong, các phần của tinh thể dịch chỗ và tạo ra các khiếm khuyết trong cấu trúc mạng gọi là các lệch mạng. Các nhà nghiên cứu nhận thấy các tinh thể của họ biểu hiện các tính chất trái ngược nhau hoàn toàn tùy thuộc vào nhiệt độ.
Khi các tinh thể nóng bị uốn cong, các lệch mạng sắp xếp thành các ranh giới hạt, là nơi các mặt phẳng mạng đột ngột nghiêng đi. Ở nhiệt độ thấp, các lệch mạng hình thành nên những khuôn mẫu ngẫu nhiên, giống nhau gọi là các fractal.
Nguồn: PhysOrg.com
