बर्कले, ऑक्सफ़ोर्ड और सहयोगी संस्थानों के शोधकर्ताओं ने नेचर में बताया कि नायोबियम-टाइटेनियम की दो मिश्रधातुओं ने 20 केल्विन पर नैनोस्केल ट्विनिंग के ज़रिए दरार का प्रतिरोध किया, जो अत्यंत ठंड के पदार्थों के लिए दिशा दे सकता है।
कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय बर्कले, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी और ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने बताया है कि दो प्रायोगिक धातु मिश्रधातुएँ 20 केल्विन, यानी -253°C (-424°F), पर भी उल्लेखनीय रूप से क्षति-सहनशील बनी रहीं, जबकि इसी तरह की धातुएँ इस तापमान पर आमतौर पर भंगुर हो जाती हैं। 14 अक्टूबर को नेचर में प्रकाशित यह अध्ययन बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक धातुओं से जुड़ा है, जिनमें लोहा, टंगस्टन और क्रोमियम शामिल हैं और जो अत्यधिक ठंड में तन्य से भंगुर व्यवहार में बदलने के लिए जानी जाती हैं। टीम के अनुसार, नायोबियम और टाइटेनियम से बनी दोनों मिश्रधातुओं में परीक्षण किए गए सबसे कम तापमान पर भी भंगुर व्यवहार की ओर कोई मापने योग्य बदलाव नहीं दिखा।
शोधकर्ताओं के अनुसार इसका कारण तनाव से निपटने का एक अलग तरीका है। सामान्यतः ये धातुएँ विस्थापन नामक क्रिस्टल दोषों की गति से विकृत होती हैं, लेकिन तापमान गिरने पर विस्थापनों को हिलाना कठिन हो जाता है, जिससे छोटी दरार फैलकर टूटन पैदा कर सकती है। नई मिश्रधातुओं में टीम ने नैनोस्केल ट्विनिंग देखी, जिसमें क्रिस्टल के छोटे हिस्से दर्पण-प्रतिबिंब जैसे पैटर्न में पुनर्व्यवस्थित होते हैं और साथ में क्रिस्टल संरचना में स्थानीय बदलाव होता है। जब ये हिस्से पड़ोसी क्रिस्टलों की सीमाओं से मिलते हैं तो तनाव केंद्रित करते हैं और नए विस्थापन पैदा करते हैं, जिससे धातु को टूटने के बजाय विकृत होने के नए रास्ते मिलते हैं। प्रयोगों में नमूनों को खींचते समय हीलियम से ठंडा करने और ऑक्सफ़ोर्डशायर के ISIS न्यूट्रॉन और म्यूऑन स्रोत पर न्यूट्रॉन किरण का उपयोग किया गया, फिर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, एटम-प्रोब विश्लेषण और कंप्यूटर मॉडलिंग की गई।
लेखकों का तर्क है कि यह परिणाम इन धातुओं की भंगुरता को समझने का तरीका बदलता है: सतहों पर नए विस्थापन बनाने की क्षमता उतनी ही मायने रख सकती है जितनी मौजूदा विस्थापनों की गतिशीलता। उनका सुझाव है कि यह अत्यंत ठंडी परिस्थितियों के लिए संरचनात्मक धातुएँ डिज़ाइन करने का रास्ता खोलता है, जिसकी ऊर्जा प्रणालियों, परिवहन और एयरोस्पेस में संभावित प्रासंगिकता है। ये निष्कर्ष दो प्रायोगिक मिश्रधातुओं पर प्रयोगशाला परीक्षणों से आए हैं, और यह विवरण शोधपत्र के स्वतंत्र पाठ के बजाय साइंसडेली के माध्यम से जारी विश्वविद्यालय की प्रेस विज्ञप्ति पर आधारित है, इसलिए अभी स्पष्ट नहीं है कि इस तरीके को व्यावसायिक सामग्री में कितनी आसानी से बदला जा सकेगा।
