Внутри металлов атомы носятся со скоростью молнии

В твердом чистом титане при нормальном давлении происходит самопроизвольное согласованное движение групп атомов. Ученые считают, что это может объяснять необычные свойства этого металла, а также циркония и гафния.

Явление, которое ранее наблюдалось при моделировании свойства ядер планет при экстремальных давлениях, обнаружено в чистом титане при атмосферном давлении. Цепочки атомов несутся с молниеносной скоростью внутри твердого материала. Явление меняет существовавшее ранее представление о переносе массы в металлах. Это проливает свет на свойства металлов, которые до недавнего времени не находили объяснений.

В твердых материалах, таких как металлы, атомы располагаются в хорошо организованной кристаллической структуре на определенных расстояниях друг от друга. Диффузия обычно происходит в виде изолированных редких «прыжков атомов» на свободные места в решетке (их называют дефектами).

Однако в некоторых материалах, например в железе при экстремальном давлении, длинные цепочки (от 2-х до десятков) атомов могут внезапно начать двигаться с удивительно высокой скоростью, как нечто цельное. Процесс этот длится порядка пико- или наносекунд и не влияет на кристаллическую структуру. Это явление назвали «согласованной диффузией». Теперь такую диффузию обнаружили в чистом титане при нормальном атмосферном давлении и при температуре ниже температуры плавления.

Титан, цирконий и гафний, находящиеся в четвертом периоде Периодической системы элементов (b-подгруппы) обладают необычными электрон-фотонными взаимодействиями и рассеянием пучка нейтронов. Ученые предполагают, что они обусловлены именно обнаруженной согласованной диффузией.

Источник: phys.org