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도쿄(東京)대학 생산기술연구소 연구그룹이 분자 동역학 시뮬레이션을 사용하여 다른 유리 형성능력을 가진 3개의 모델 금속계에 대한 연구를 실시, 이들 계의 결정화 구동력에 큰 차이가 없으며, 액체와 결정 계면 장력이 크게 다른 것을 확인함. 또한 이러한 액체 다이내믹스에 큰 차이가 없기 때문에 이들 계의 유리 형성능력의 차이는 액체·결정 사이의 계면 장력에 의해 주도되고 있으며, 계면 장력은 액체 중에 자발적으로 형성되는 구조적 질서와 구조 내 원자 조성에 의해 결정된다는 것을 밝혀냄. 계면 장력은 결정의 핵 형성을 지배하고 있을 뿐 아니라, 결정 성장에도 큰 영향을 미치는 것으로 나타남. 이러한 사실은 고전적 결정화 이론에 심각한 결함이 있으며, 지금까지 생각하지 못했던 액체 중에 형성되는 국소적 질서의 효과를 고려할 필요가 있음을 강하게 시사함. 본 발견은 금속 합금의 유리 형성능력 및 상변화 메모리의 스위칭 속도를 경험에 의존하지 않고 물리적으로 제어하기 위한 새로운 지침을 제공하고, ‘결정화’라는 다양한 물질에서 보편적으로 볼 수 있는 현상의 기초를 이해하는 데도 크게 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ (“Physical origin of glass formation from multi-component systems”) 지에 게재됨.