Atomare Mobilität in Nanogläsern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst Hahn; Professor Dr.-Ing. Gerhard Wilde
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427131164

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Nanogläser sind eine relative neue Klasse von amorphen Materialien, die aus zwei unterscheidbaren Regionen mit unterschiedlichen atomaren Anordnungen und charakteristischen Dimensionen von wenigen Nanometern bestehen. Die atomare Struktur von metallischen Nanogläsern ist deutlich verschieden von der Struktur der gut bekannten metallischen Gläser, die durch Schnellabschrecken aus der Schmelze hergestellt wurden. Fluktuationen der Zusammensetzung (Segregation), Unterschiede des freien Volumens und eine erhöhte „medium range order“, aber ohne Kristallisation, sind die wesentlichen strukturellen Unterschiede zwischen schnell abgeschreckten Gläsern und Nanogläsern. Die strukturellen Unterschiede zwi-schen den beiden amorphen Regionen führen zu drastischen Änderungen der mechanischen und funktionellen Eigenschaften im Vergleich zu schnell abgeschreckten metallischen Gläsern. In dem vorliegenden Projekt wurde die atomare Bewegung in Nanogläsern im Vergleich zu konventionell hergestellten metallischen Gläsern untersucht, um weitere Informationen zu den strukturellen Details der verschiedenen amorphen Strukturen zu identifizieren. Die Untersuchung der Diffusionsprozesse erfordert die detaillierte Kenntnis der atomaren Struktur in allen Komponenten der amorphen Struktur, und konsequenterweise hat sich ein großer Teil des Projektes der Untersuchung der atomaren Struktur der neuen amorphen Struktur in den Grenzflächen gewidmet.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Direct View on Non‐Equilibrium Heterogeneous Dynamics in Glassy Nanorods. Advanced Functional Materials, 31(38).
  Spangenberg, Katharina; Hilke, Sven; Wilde, Gerhard & Peterlechner, Martin
  
• Phase selection rule of high‐entropy metallic glasses with different short‐to‐medium‐range orders. Rare Metals, 41(6), 2021-2027.
  Ying, Hui‐Qiang; Liu, Si‐Nan; Wu, Zhen‐Duo; Dong, Wei‐Xia; Ge, Jia‐Cheng; Hahn, Horst; Provenzano, Virgil; Wang, Xun‐Li & Lan, Si
  
• Enhanced specific heat of the Sc79Fe21 nanoglass compared to the Sc79Fe21 amorphous melt-spun ribbon in a temperature range of 150–300 K. Materials Letters, 349, 134706.
  Wang, Chaomin; Hu, Qiang; Luo, Jipeng; Yin, Nan; Shi, Quan; Gleiter, Herbert & Hahn, Horst
  
• Evidence for Glass–glass Interfaces in a Columnar Cu–Zr Nanoglass. Advanced Functional Materials, 33(44).
  Voigt, Hendrik; Rigoni, Aaron; Boltynjuk, Evgeniy; Chellali, Mohammed Reda; Tyler, Bonnie; Rösner, Harald; Divinski, Sergiy; Hahn, Horst & Wilde, Gerhard
  
• In situ TEM studies of relaxation dynamics and crystal nucleation in thin film nanoglasses. Materials Research Letters, 11(12), 1022-1030.
  Voigt, Hendrik; Rigoni, Aaron; Boltynjuk, Evgeniy; Rösner, Harald; Hahn, Horst & Wilde, Gerhard
  
• Nanoscale Confinement of Dip‐Pen Nanolithography Written Phospholipid Structures on CuZr Nanoglasses. Advanced Materials Interfaces, 11(2).
  Vasantham, Srivatsan K.; Boltynjuk, Evgeniy; Nandam, Sree Harsha; Berganza, Eguiarte Eider; Fuchs, Harald; Hahn, Horst & Hirtz, Michael
  
• Enhanced diffusion in thin-film Cu-Zr nanoglasses. Acta Materialia, 265, 119634.
  Aaron, Rigoni C.; Boltynjuk, Evgeniy; Voigt, Hendrik; Rösner, Harald; Tyler, Bonnie; Hahn, Horst; Divinski, Sergiy V. & Wilde, Gerhard