Investigadores del MIT han descubierto que los metales retienen patrones atómicos sutiles incluso después de procesos de fabricación estándar, desafiando suposiciones arraigadas durante mucho tiempo. Estos patrones, impulsados por dislocaciones microscópicas, podrían permitir a los ingenieros personalizar propiedades de materiales para aplicaciones exigentes. El hallazgo, publicado en Nature Communications, revela un nuevo principio físico en la metalurgia.
Durante años, los científicos creyeron que los patrones atómicos en aleaciones metálicas desaparecían durante la fabricación, dejando los átomos en un estado aleatorio. Sin embargo, investigadores del MIT han demostrado que estos arreglos químicos sutiles persisten, influyendo en propiedades clave como la resistencia, durabilidad, resistencia al calor y tolerancia a la radiación.
El equipo, liderado por Rodrigo Freitas, profesor asistente TDK en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT, utilizó simulaciones avanzadas de aprendizaje automático para modelar el comportamiento atómico durante el procesamiento de metales. Simularon deformación y calentamiento —pasos comunes en la fabricación— y rastrearon cómo se reorganizaban los átomos. Sorprendentemente, los metales nunca alcanzaron una aleatoriedad completa.
«La conclusión es: nunca se puede aleatorizar completamente los átomos en un metal. No importa cómo se procese», explica Freitas. «Este es el primer artículo que muestra estos estados de no equilibrio que se retienen en el metal».
El estudio identificó que estos patrones provienen de dislocaciones, distorsiones irregulares en la red atómica. Durante la deformación, las dislocaciones guían a los átomos hacia posiciones preferidas al favorecer vías de baja energía, creando estados estables 'lejos del equilibrio'. Los coautores principales Mahmudul Islam, Yifan Cao y Killian Sheriff contribuyeron a los modelos de alta precisión y simulaciones a gran escala.
Publicado en Nature Communications (2025; 16(1), DOI: 10.1038/s41467-025-64733-z), el trabajo fue apoyado por el Programa de Investigadores Jóvenes de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE.UU., MathWorks y el Programa MIT-Portugal. Freitas destaca impactos potenciales en catálisis, electroquímica y daño por radiación en reactores nucleares.
«Los investigadores han estado examinando las formas en que estos arreglos atómicos cambian las propiedades metálicas —uno importante es la catálisis», dice Freitas. Las aplicaciones podrían extenderse a aleaciones aeroespaciales, donde entender el reordenamiento atómico es clave para equilibrar resistencia y baja densidad.