Peneliti di MIT menemukan bahwa logam mempertahankan pola atom halus bahkan setelah proses manufaktur standar, menantang asumsi lama yang dipegang teguh. Pola ini, didorong oleh dislokasi mikroskopis, dapat memungkinkan insinyur untuk menyesuaikan sifat material untuk aplikasi yang menuntut. Temuan ini, yang diterbitkan di Nature Communications, mengungkap prinsip fisik baru dalam metalurgi.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan percaya bahwa pola atom dalam paduan logam hilang selama manufaktur, meninggalkan atom dalam keadaan acak. Namun, peneliti MIT telah menunjukkan bahwa pengaturan kimia halus ini bertahan, memengaruhi sifat kunci seperti kekuatan, ketahanan, ketahanan panas, dan toleransi radiasi.
Tim, yang dipimpin oleh Rodrigo Freitas, Profesor Asisten TDK di Departemen Ilmu dan Teknik Material MIT, menggunakan simulasi pembelajaran mesin canggih untuk memodelkan perilaku atom selama pemrosesan logam. Mereka mensimulasikan deformasi dan pemanasan—langkah umum dalam manufaktur—dan melacak bagaimana atom diatur ulang. Mengejutkannya, logam tidak pernah mencapai keacakan penuh.
«Kesimpulannya adalah: Anda tidak pernah bisa sepenuhnya merandomisasi atom dalam logam. Tidak masalah bagaimana Anda memprosesnya,» jelas Freitas. «Ini adalah makalah pertama yang menunjukkan keadaan non-keseimbangan ini yang dipertahankan dalam logam.»
Studi tersebut mengidentifikasi bahwa pola ini berasal dari dislokasi, distorsi tidak teratur dalam kisi atom. Selama deformasi, dislokasi memandu atom ke posisi yang disukai dengan mendukung jalur energi rendah, menciptakan keadaan stabil 'jauh dari keseimbangan'. Penulis pertama bersama Mahmudul Islam, Yifan Cao, dan Killian Sheriff berkontribusi pada model presisi tinggi dan simulasi skala besar.
Diterbitkan di Nature Communications (2025; 16(1), DOI: 10.1038/s41467-025-64733-z), pekerjaan ini didukung oleh Program Penyelidik Muda Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara AS, MathWorks, dan Program MIT-Portugal. Freitas mencatat dampak potensial pada katalisis, elektrokimia, dan kerusakan radiasi di reaktor nuklir.
«Peneliti telah melihat cara-cara pengaturan atom ini mengubah sifat logam—satu yang besar adalah katalisis,» kata Freitas. Aplikasi dapat meluas ke paduan aerospace, di mana pemahaman tentang pengacakan atom kunci untuk menyeimbangkan kekuatan dan densitas rendah.