Fluctuation electron microscopy on complex and disordered structures: comparison of experiment and simulation

Hilke, Sven

Zusammenfassung

„Wie kann eine Struktur auf atomarer Ebene mit makroskopischen Methoden manipuliert werden, um beispielsweise mechanische Eigenschaften zu optimieren?", was zu der spezifischen Frage der Materialphysik führt: „Welche atomaren Mechanismen sind für eine makroskopische Eigenschaft verantwortlich und wie hängen diese zusammen?". In kristalliner Materie sind fast alle Strukturkonzepte als Folge von Defekten bekannt, aber das Konzept der Defekte greift bei ungeordneten Systemen nicht, da diese keine lang-reichweitige sehr wohl jedoch mittel-reichweitige Ordnung (MRO) aufweisen. In dieser Arbeit wurden mit Hilfe der Transmissions-elektronenmikroskopie die atomare Struktur von metallischen Gläsern durch Experimente sowie Simulationen untersucht, als auch die detaillierte Strukturänderung durch plastische Deformation erstmals gemessen. In der Doktorarbeit konnte dabei umfassend und systematisch an verschiedenen Systemen gezeigt werden, dass metallische Gläser im Allgemeinen räumlich und zeitlich heterogen sind. Darüber hinaus konnten erstmals Größenordnungen für diese unterschiedlichen Längenskalen der MRO (1 - 6 nm) beobachtet und die lokale Heterogenität mit der makroskopischen Duktilität der Gläser korreliert werden. Die MRO offenbart sich dabei als der Schlüsselparameter, um ungeordnete Systeme in Bezug auf maßgeschneiderte Eigenschaften zu entwickeln und konzipieren zu können.

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