Die Entdeckung der amorphen Metalle

21 Dezember

Eng verknüpft mit der Grundlagenforschung zum Glaszustand an sich ist die frühe Geschichte der metallischen Gläser. Im Rahmen seiner wegweisenden Arbeiten zur Unterkühlung von Schmelzen, sagte der Physiker David Turnbull in den 1950er Jahren voraus, dass im Prinzip jede Flüssigkeit in den Glaszustand gekühlt werden könnte, wenn nur ihre Viskosität schnell genug mit der Temperatur abnehmen würde. Als Prüfstein dieser Idee galten Metalle mit ihren besonders ungünstigen Eigenschaften für die Glasbildung.

Hergestellt wurde das erste amorphe Metall 1960 von Paul Duwez am California Institute of Technology. Von ihm verwendet wurde eine Legierung aus Gold und Silizium im Verhältnis 3:1, sehr nahe am eutektischen Punkt (19 % Silizium). Im Vergleich zu reinem Gold liegt der Schmelzpunkt hier deutlich niedriger, bei nur etwa 500°C (zum Vergleich: reines Gold schmilzt bei 1063 °C). Trotz relativ geringen Temperaturen bleibt die Legierung flüssig und begünstigt so die Glasbildung. Obwohl Duwez seine Proben mit mehr als einer Millionen Kelvin pro Sekunde abgekühlt hat, erreichte sein Material nur eine Dicke von weniger als 50 Mikrometer.

Bereits 1976 entwickelten H. Liebermann und C. Graham eine Technik, bei der mittels gekühlter Walzen schnell und billig lange Bänder aus amorphen Metallen hergestellt werden konnten. Dies führte 1980 zur Kommerzialisierung der ersten metallischen Gläser unter dem Handelsnamen Metglas. Dieses Material wurde in Form von Magnetstreifen in einem System zur Diebstahlsicherung genutzt.