Nya rön om metalliskt glas

Metalliskt glas är intressant för elektriska ledare och superhårda skikt. Forskare i Linköping och Uppsala visar nu att det går att växa helt amorfa metallkarbider i form av tunna filmer.

Amorfa material, som glas, har till skillnad från metaller och de flesta legeringar ingen kristallstruktur och därmed inga ”skarvar”. Den egenskapen är efterfrågad bland annat på förslitningsytor i verktyg.

Den senaste upptäckten av materialfysikerna Martin Magnuson, Linköpings universitet, och Ulf Jansson, Uppsala universitet, och deras medarbetare är att metalliskt glas kan bestå av en blandning av två inre strukturer: en kolmatris och en karbidfas. I en studie publicerad i Journal of Physics – Condensed Matter har de lyckats detaljgranska kemisk bindning och struktur i amorfa tvåfasiga filmer av krom och kol.

I amorfa material kan strukturen och atomernas positioner inte studeras med gängse diffraktionsmetoder. I stället användes en kombination av högupplöst elektronmikroskopi i Linköping och synkrotronljusspektroskopi på Maxlab i Lund.

En viktig del av studien var att undersöka avståndet mellan olika atomer i materialen och hur detta påverkas av sammansättningen och laddningsöverföringen mellan de ingående grundämnena. Vid låg kolhalt var materialet helt amorft. När kolhalten ökar uppstod grafenlika ytor mellan amorfa områden, där avstånden mellan atomerna är större. Dessa skillnader är viktiga för filmernas egenskaper som hårdhet, elasticitet och elektriskt motstånd.

Exempel på multifunktionella tillämpningar för dessa amorfa karbider är material med motståndskraft mot oxidation, nötning och korrosion, dekorativa beläggningar och elektriska kontakter.

Till skillnad från genomskinligt konst- och fönsterglas, som är tillverkat av kiselsand, har det metalliska glaset en blank antracitgrå yta.

Artikel: Electronic structure and chemical bonding of amorphous chromium carbide thin films, Martin Magnuson, Matilda Andersson, Jun Lu, Lars Hultman och Ulf Jansson. J Phys  Condens Matter 24, publicerad 2 maj 2012

Kontakt

Senaste nytt från LiU