I ricercatori della Yokohama National University hanno implementato un nuovo metodo. Questo serve a comprendere come il comportamento degli elettroni dei titanio influenza le sue proprietà fisiche. Si tratta di un approccio chiamato “generazione armonica elevata”.
“Quando facciamo brillare intensi impulsi laser infrarossi su un materiale solido, gli elettroni all’interno di quel materiale emettono segnali luminosi a frequenze superiori a quelle del raggio laser originale“, spiega il professor Ikufumi Katayama. “Questi segnali ci aiutano a studiare come si comportano gli elettroni e come gli atomi sono legati“.
Una generazione armonica con il titanio è difficile perché gli elettroni liberi interagiscono anche con il campo laser e lo schermano. Questo affievolisce i segnali luminosi, complicando il processo di raccolta dei dati. Tuttavia, Katayama afferma che il team di ricerca ha attentamente regolato le impostazioni del laser per ridurre l’effetto di schermatura.
Titanio: il comportamento degli elettroni
Gli studiosi hanno effettuato delle simulazioni al computer per studiare i segnali luminosi in risposta al laser. Hanno scoperto che la prevalenza di essi proveniva da elettroni che si muovevano in zone chiamate bande di energia. Queste bande si comportano come impronte in cui gli elettroni possono muoversi liberamente.
Sia la direzione del laser che la disposizione degli atomi di titanio hanno influenzato il modo in cui gli elettroni si muovevano e i legami tra essi. Il titanio possiede una struttura uniassiale unica, con proprietà meccaniche che variano in base alla direzione della forza applicata.
Quando un laser colpisce il titanio, l’assorbimento di energia altera i legami atomici in modo direzionale, influenzando resistenza e flessibilità. È stato rilevato che il comportamento degli elettroni influenzato dall’allineamento anatomico, determina la forza dei legami. Monitorando queste variazioni, è possibile realizzare leghe di titanio più resistenti perfette per l’aviazione, impianti medici e l’industria. Tali leghe migliorano così l’efficienza di vari dispositivi e strutture.
