El vidrio es un material cotidiano tan común que probablemente no pienses demasiado en él. Puede sorprenderte saber que los investigadores de hoy todavía no entienden cómo se forma el vidrio. Descubrir esto es importante para las industrias del vidrio y muchos otrossorprendentes aplicaciones de gafas.
En un estudio publicado en Cartas de revisión física , investigadores de la Universidad de Tokio han revelado un origen estructural de la dinámica vítrea lenta que tiene como objetivo comprender cómo un líquido se vuelve más viscoso al enfriarse y puede formar un vidrio. Los investigadores encontraron la correlación entre la estructura y el movimiento de las partículas dentro de un simuladorlíquidos formadores de vidrio, a nivel de partículas individuales y conjuntos de partículas a mayor escala.
Un enigma central en la física del vidrio es la razón por la cual un líquido formador de vidrio se vuelve tan viscoso antes de formar un vidrio. Se desconoce si este movimiento inusualmente lento en un líquido se debe principalmente a cambios en la estructura espacial. Un modelo físico que reproduce cómo se forma el vidrioayudaría a resolver este debate.
"Utilizamos el concepto de información mutua para comprender la interrelación entre la disposición local de partículas y la dinámica en los líquidos formadores de vidrio", explica el autor principal del estudio Hua Tong, quien ahora es profesor asistente en la Universidad Jiao Tong de Shanghai. "Nuestros resultadossugieren que la estructura espacial controla el movimiento cooperativo de partículas único que se observa en los líquidos formadores de vidrio ".
Los investigadores basaron sus simulaciones en un parámetro de orden estructural que cuantifica qué tan cerca pueden empaquetarse las partículas. Las simulaciones se centraron en los movimientos de partículas atribuibles al estado original de las partículas, es decir, en la estructura espacial. Con el concepto de información mutua, las simulaciones mostraron que las partículas se organizan estructuralmente en ensamblajes que se mueven más lentamente que el resto de las partículas, como se ve en un vidrio real.
"No encontramos una relación clara entre la energía potencial a nivel de partículas y el tiempo de relajación", dice Hajime Tanaka, autor principal. "Esto sugiere que la dinámica vidriosa lenta está fundamentalmente controlada por el orden estructural formado por las interacciones entre partículas, que incluyen tanto el repulsivo como el atractivopartes."
Esta investigación de líquido a vidrio tiene muchas aplicaciones, incluyendo vidrios de ventanas, fibras ópticas y pantallas táctiles inteligentes mejoradas. La viscosidad ultra alta de un material de formación de vidrio es muy útil para deformarlo a una forma arbitraria. Al comprender qué controla la viscosidadde líquidos formadores de vidrio, la procesabilidad de la forma puede mejorar mucho.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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