MIT (Massachusetts Institute of Technology)의 과학자들이 이끄는 연구팀은 갈륨 기반 액체 금속 액 적을 사용하여 실험을 수행했습니다. 액 적의 크기를 정확하게 제어하고 응고 시간을 측정함으로써, 그들은 작은 액 적을 더 큰 액 적과 비교하여 상당히 느린 속도로 굳어지는 것을 관찰했다. 이 거동은 액적 크기가 감소함에 따라 더 두드러지는 표면 효과에 기인합니다.
더 작은 액 적에서, 표면적 대 부피의 비율이 증가하여 표면 에너지가 높아집니다. 이 과도한 에너지는 장벽으로 작용하여 액적 내에서 결정 구조의 핵 생성과 성장을 방해합니다. 결과적으로 액체 상태는 더 안정적이며 응고 과정이 지연됩니다.
연구원들은 또한 액 적의 응고 거동이 냉각 속도에 의해 영향을 받는다는 것을 발견했다. 빠른 냉각 조건에서, 액 적은 유리 상태를 형성하는 경향이 있으며, 장거리 결정의 순서가 부족합니다. 빠른 냉각은 원자가 정렬 된 구조로 재 배열되는 것을 방지하여 냉동 액체 상태를 초래하기 때문입니다.
반면에, 냉각 속도가 느리면 드롭이 표면 에너지 장벽과 핵 결정 구조를 극복하기에 충분한 시간을 허용합니다. 이것은 단용 액적 내에 다수의 작은 결정의 존재를 특징으로하는 다결정 구조의 형성을 초래한다.
이 연구의 결과는 재료의 크기 의존적 응고 거동에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 이러한 효과를 이해하고 제어함으로써 과학자들은 나노 스케일의 재료의 특성과 구조를 조정하여 재료 설계 및 고급 기능 재료를위한 새로운 길을 열 수 있습니다.
