Neue Studie: Entschlüsselung des Materialgenoms ebnet den Weg für revolutionäre Designmöglichkeiten

BerlinWissenschaftler der Universität Sydney haben eine neue Methode entwickelt, um Kristalle unter dem Mikroskop zu betrachten. Diese Technik kann winzige Veränderungen in der Struktur von Materialien auf atomarer Ebene erkennen. Sie könnte dabei helfen, stärkere und leichtere Metalle sowie bessere Halbleiter für die Zukunftstechnologie herzustellen.

Professor Simon Ringer von der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau und Mechatronik führte die Studie an. Das Forschungsteam nutzte die Methode der Atomsondentomographie (APT), um die Kurzreichweitenordnung (SRO) in Materialien zu untersuchen. Dieses Verfahren ist ein wichtiger Schritt, um das Verständnis der atomaren Anordnung in Materialien zu vertiefen.

Hier einige zentrale Punkte:

• APT ermöglicht die dreidimensionale Visualisierung von Atomen.
• SRO ist entscheidend für die Entwicklung innovativer Materialien.
• Die Ergebnisse könnten Auswirkungen auf Stahl, Halbleiter und Magnete haben.

Die Studie untersuchte High Entropy Legierungen (HEAs). Diese Materialien gewinnen an Beliebtheit für fortschrittliche Ingenieursanwendungen. Sie finden Einsatz in Strahltriebwerken, Kraftwerken und Nuklearreaktoren. Wissenschaftler sind bestrebt, Legierungen zu entwickeln, die hohe Temperaturen und Strahlung standhalten können.

Dr. Mengwei He, ein Forschungsstipendiat an derselben Schule, betonte die Bedeutung dieser Entdeckung. Er erklärte, dass sie die Art und Weise, wie Materialien entworfen werden, grundlegend verändert hat. Durch das Messen und Verstehen der Kurzreichweitenordnung (SRO) können sie beobachten, wie Veränderungen auf atomarer Ebene die Materialleistung beeinflussen.

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Das Team untersuchte Kobalt-Chrom-Nickel-Legierungen und wie unterschiedliche Wärmebehandlungen ihre Struktur beeinflussen. Dr. Andrew Breen, ein leitender Forscher, bezeichnete dies als einen bedeutenden Fortschritt. Sie entwickelten praxisnahe Methoden und Computerwerkzeuge, um diese Veränderungen zu messen.

Professor Ringer erklärte, dass es bisher schwierig war, die SRO zu messen, da die atomaren Strukturen zu klein für herkömmliche Mikroskope sind. Die neue APT-Technik löst dieses Problem und bietet detaillierte Einblicke auf atomarer Ebene.

Dr. Will Davids, jetzt bei der Ingenieurfirma Infravue tätig, bezeichnete die Ergebnisse als vielversprechend. Dem Team gelang es, kurzreichweitige Ordnungen in Mehrkomponentenlegierungen zu messen. Diese Entdeckung wird voraussichtlich der Werkstoffwissenschaft und Ingenieurwesen-Community zugutekommen.

Die neue Methode ermöglicht es Forschern, Materialien präziser zu simulieren, zu modellieren und ihr Verhalten vorherzusagen. SRO liefert entscheidende Informationen über die benachbarten atomaren Strukturen. Diese Daten sind essentiell für die Entwicklung von Materialien mit bestimmten Eigenschaften, wie zum Beispiel Festigkeit.

Abschließend stellt diese Studie einen bedeutenden Fortschritt in der Materialwissenschaft dar. Forscher können nun atomare Zusammenhänge innerhalb von Kristallen besser verstehen. Dies eröffnet zahlreiche Möglichkeiten zur Entwicklung von Materialien, die stärker, leichter und effizienter sind.