Natuurkundigen van de Universiteit van Konstanz, Daniel Mutter en Peter Nielaba, hebben veranderingen in vormgeheugenmaterialen tot op nanometrische schaal gevisualiseerd in een artikel dat binnenkort wordt gepubliceerd in de Europees fysiek tijdschrift B .

Metaallegeringen kunnen zodanig worden uitgerekt of samengedrukt dat ze vervormd blijven als de druk op het materiaal is opgeheven. Alleen legeringen met vormgeheugen, echter, kunnen terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm na verhitting boven een bepaalde temperatuur.

Voor de eerste keer, de auteurs bepalen de absolute waarden van temperaturen waarbij nanosferen met vormgeheugen beginnen terug te veranderen naar hun opgeslagen vorm - een zogenaamde structurele faseovergang ondergaan, die afhangt van de grootte van de bestudeerde deeltjes. Om dit resultaat te bereiken, ze voerden een computersimulatie uit met nanodeeltjes met een diameter tussen 4 en 17 nm, gemaakt van een legering van gelijke verhoudingen nikkel en titanium.

Daten, onderzoeksinspanningen om de structurele faseovergangstemperatuur vast te stellen, zijn voornamelijk experimenteel geweest. Dankzij een geautomatiseerde methode die bekend staat als moleculaire dynamica-simulatie, de auteurs hebben het transformatieproces van het materiaal tijdens de transitie kunnen visualiseren. Naarmate de temperatuur toenam, ze toonden aan dat de kristalstructuur op atomaire schaal van het materiaal verschoof van een lager naar een hoger niveau van symmetrie. Ze ontdekten dat de sterke invloed van het energieverschil tussen de laag- en hoogsymmetrische structuur aan het oppervlak van het nanodeeltje, die verschilde van die in zijn interieur, zou de overgang kunnen verklaren.

Het meeste eerdere werk aan materialen met vormgeheugen was in macroscopische schaalsystemen en werd gebruikt voor toepassingen zoals beugels, stents of olietemperatuurregulerende apparaten voor bullet-treinen. Mogelijke nieuwe toepassingen zijn de creatie van nanoswitches, waar laserstraling dergelijk vormgeheugenmateriaal zou kunnen opwarmen, het veroorzaken van een verandering in de lengte die zou, beurtelings, functie als schakelaar.