熊本大学产业纳米材料研究所特任教授细川伸也、客座教授拉斯罗·普斯泰（匈牙利科学院并任）与法国国家科学研究中心（CNRS）、德国马尔堡大学、高亮度光科学研究中心（JASRI）、物质·材料研究机构（NIMS）、东北大学金属材料研究所、法国劳埃·兰朱班研究所（ILL）、英国巴斯大学共同进行了X射线异常散射实验以及使用强中子源的中子衍射实验，成功在目前最大尺寸、形状大于8cm的块状金属玻璃Pd 42.5Ni 7.5Cu 30P 20（PNCP）中捕捉到了钯（Pd）·镍（Ni）·铜（Cu）·磷（P）的原子排列特征。
图1 Pd 42.5Ni 7.5Cu 30P 20金属玻璃三维原子排列（提供：熊本大学）
金属玻璃与普通透明玻璃不同，通常认为很难制作出原子不规则排列的玻璃， 直到2000年左右，人类才制作出厘米级别的块状玻璃。然而，对于如何组合金属元素才能更容易制作出玻璃形态，过去只有经验法则，与现代精密科学相去甚远。
本次研究中，在原子排列方面，重点在于区分Pd、Ni、Cu、P各种元素的作用，找出各自的特征。为此，通过X射线异常散射实验和中子衍射实验，以全球最高精度收集了元素的5种不同作用数据。数据分析使用了逆蒙特卡罗法分析得到的结果，原子排列的分析使用了玻罗诺伊法和分区同质学法。最终，通过与玻璃形成能力稍逊一筹的母合金Pd 40Ni 40P 20（PNP）和Pd 40Cu 40P 20（PCP）的分析结果进行详细对比，明确了与玻璃形成能力直接相关的原子排列特征。
关于金属玻璃的玻璃形成能力，最近的研究认为，具有两种不同性质的原子集团相互竞争，难以形成结晶。而利用PNCP金属玻璃得出了如下结论：由于具有共价键性质的Pd-P与Ni或Cu第二金属形成的金属簇发生竞争，能够产生优秀的玻璃形成能力。
细川特任教授表示：“我对此次的实验结果能否显示出与其他元素制成的金属玻璃相同的倾向非常感兴趣。未来希望研究以锆（Zr）作为主要金属元素的金属玻璃的原子排列。如果结果相同，本次发现的结果就对于开发更稳定的金属玻璃具有极其重要的意义”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Journal of Non-Crystalline Solids596121868-1-12（2022）
论文：Relationship between atomic structure and excellent glass forming ability in Pd 42.5 Ni 7.5 Cu 3 0 P20 metallic glass
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121868
