Експериментальні методи отримання переохолоджених рідин
Всі існуючі на сьогоднішній день методи отримання переохолоджених, метастабільних матеріалів можна розділити на дві великі групи: до першої з них відносяться методи надзвичайно швидкого охолодження, яке призводить до уповільнення процесів дифузії, необхідних для формування нової фази, а до другої групи зазвичай належать методи, засновані на усунення з розплаву потенційних центрів кристалізації, [4]
Результатом застосування першої групи методів є надзвичайно в'язкі, аморфні тіла, які за своїми механічними властивостями нагадують кристалічні тіла, але при цьому не мають далеким порядком. Метод же, заснований на зменшенні числа потенційних центрів кристалізації дозволяє отримати метастабільні рідини, існуючі в рідкому стані значно нижче рівноважної температури плавлення.
Як випливає з термодинамічних міркувань, наявність твердих домішок (оксидів, підкладки, матеріалу тигля або тугоплавких домішок) різко знижує роботу освіти критичного зародка кристалічної фази, що викликає швидку кристалізацію всього зразка. Тому довгий час отримані величини переохолоджень обчислювалися декількома градусами.
Значні успіхи на початку вивчення процесу переохолодження пов'язані з ім'ям Тернбала, який запропонував використовувати для вивчення переохолодження при кристалізації рідкої фази метод мікрооб'ємів. Тернбал запропонував здійснити розбиття максимально очищеного розплаву на по можливості велику кількість окремих частинок. Оскільки число домішок у вихідному розплаві звичайно, можна очікувати, що серед цих частинок можуть виявитися ті, які зовсім не містять домішок.
Подальший розвиток ідеї Тернбала отримали в методі зміни механізму конденсації [4]. який поєднує ідеї про розбиття речовини на безліч частинок з вакуумними методами отримання зразків. В основі цього методу лежить припущення про те, що температура максимального переохолодження рідкої фази, відповідає температурі зміни механізму конденсації від пар-рідина до пар-кристал. За допомогою цієї методики були отримані гігантські переохолодження, які в виряджаючи випадків наближалися до прогнозованого з термодинамічних міркувань значень в 0.4 температури плавлення.
В результаті цих досліджень було встановлено, що гранична температура переохолодження, яка може бути досягнута для даного матеріалу, визначається тим матеріалом, з яким він перебуває в контакті. Так найбільші переохолодження були досягнуті в тому випадку, якщо розплав знаходився в контакті з інертним по відношенню до нього вуглецем, а найменші - тоді, коли розплав знаходився в контакті з кристалічним металом.