Dacă sticla nu este un solid sau un lichid, atunci ce este? Fotografie realizată de utilizatorul Flickr -Kenzie-
Un pahar de merlot poate face ca lumea să pară roz, dar poate fi și o sursă de frustrare pentru un fizician. Vinul se toarnă, se stropește și se învârte, dar paharul rămâne rigid ca un vas solid. Zoom pe merlot și veți vedea molecule ținute strâns între ele, dar care se deplasează fără poziție fixă. Măriți paharul de vin și veți vedea, de asemenea, acest aranjament dezordonat, dar nici o mișcare.
La nivel atomic, cele două forme ale materiei arată la fel. Chiar dacă un pahar este înghețat solid, îi lipsește structura rigidă cristalină găsită în cuburile de gheață.
Oamenii de știință care studiază sticla au observat versiuni distorsionate ale icosaedrelor (icosaedrul la stânga, versiunea distorsionată la dreapta). Imagine via Science / Chen și Kotani
Deși artizanii au făcut sticlă de milenii și oamenii de știință au studiat structura sa de zeci de ani, până acum nu au existat dovezi experimentale clare care să confirme ce împiedică cristalizarea lichidelor care formează ochelarii. Într-o nouă lucrare publicată online în Science, o echipă de cercetători japonezi a folosit un microscop de difracție cu electroni de mare putere pentru a vedea încă sticla la cele mai minime scale. La o rezoluție atât de mare, au văzut ceea ce pare a fi o unitate de bază a unor ochelari-atomi împachetate într-o versiune distorsionată a icosaedrului, cu o formă tridimensională cu 20 de fețe.
Cu instrumente geometrice sofisticate, echipa a caracterizat acele distorsiuni, raportând în hârtie că acestea permit „sistemului să păstreze un ambalaj atomic dens și o stare de energie scăzută”. Unele aranjamente ale atomilor, concluzionează cercetătorii, sunt esența însăși a sticlei, deoarece acestea interferează cu dezvoltarea un cristal bine organizat.
Vizualizări multiple ale imaginilor microscopice ale atomilor din sticlă (dreapta) au permis cercetătorilor să diagrameze nivelul de denaturare a icosaedrelor specifice care au organizat atomii (stânga). Imagine via Science / Chen și Kotani
Deși cercetătorii studiau un pahar din zirconiu și platină, nu și durata medie a ferestrei, rezultatele ar putea păstra ochelarii mai pe larg. Înțelegând modul în care se organizează atomii, oamenii de știință din material pot găsi modalități de a face ochelari noi și de a le manipula pe cele pe care le-au obținut.
Dar sticla este departe de a-și da seama. În timp ce studiul explică de ce unele lichide formează ochelari în loc să cristalizeze, nu explică de ce aceste lichide pot deveni destul de lente pentru a fi solide, spune Patrick Charbonneau, chimistul Universității Duke. O mare comunitate de oameni de știință încearcă să rezolve încetineala începând cu anii 1980 , dar nu pot fi de acord cu soluția și chiar argumentează despre cea mai bună abordare.
O strategie populară face un pas înapoi pentru a încerca să înțelegem modul în care atomii umplu un spațiu dat. Tratează atomii în sticlă ca sfere dure ambalate împreună. Simplu, nu? „Nu există mecanică cuantică, nu există o teorie a corzilor, nu trebuie să invocați spațiul exterior”, spune Charbonneau. Și totuși, chiar studierea sticlei în acest fel s-a dovedit incredibil de dificilă din cauza complicațiilor care vin cu a descoperi ce poziții ar putea ocupa atât de multe particule. Pe lângă provocarea inerentă de a descrie aranjarea sferelor, abordarea este o simplificare și nu este clar cât de relevantă ar fi pentru ochelarii din lumea reală.
Totuși, Charbonneau apare energizat când vorbește despre astfel de probleme de cercetare. Paharul lui de merlot este pe jumătate plin, pentru că crede că ultimii ani au adus un progres imens. Oamenii de știință, spune el, au devenit mai creativi în a pune întrebări despre sticlă. Cercetarea lui Charbonneau simulează sticla în dimensiuni mai mari, constatări care ar putea avea implicații importante pentru gradul de tulburare din sticla tridimensională. Alți cercetători au în vedere ce s-ar întâmpla dacă ați imobiliza anumite particule într-un lichid supracolorat, în speranța de a lumina modul în care astfel de lichide ating o stare sticloasă. Tot mai mulți consideră că atomii din sticlă sunt entități care se pot mișca singure, un fel de celule biologice. Toate aceste eforturi încearcă să determine tipurile de interacțiuni care contribuie la formarea sticlei, astfel încât oamenii de știință vor recunoaște o teorie a lentimii cu adevărat bună atunci când o vor vedea.
În ciuda tuturor acestor discuții despre mișcare, nu vă așteptați ca paharul dvs. de vin să curgă în vreun fel vizibil în curând. Această sticlă „va dura mai mult decât perioada universului”, spune Charbonneau. Susține că vitraliul din catedralele medievale este mai gros în partea de jos, deoarece fluxurile de sticlă sunt suprapuse. Dar exact de ce nu curge încă rămâne un mister.
