Un equipo dirigido por la Universidad de Tokio desarrolló un nuevo método para comprender la organización de la estructura de colecciones desordenadas de discos blandos o esferas mediante un nuevo enfoque que se centra en las propiedades mecánicas locales, fundamentalmente diferente de los enfoques anteriores de cristales ordenados y amorfo desordenadosólidos. En particular, los investigadores enfocaron las empaquetaduras como resultado del fenómeno de "atasco", en el cual una sustancia que fluye libremente se obstruye repentinamente a medida que aumenta la densidad. El trabajo puede ayudar con el diseño de materiales industriales más eficientes que tienen menos probabilidades de descomponersebajo carga externa.
Imagine que está sentado en la playa jugando con los montones de arena. Pero cuando intenta decorar el castillo que acaba de construir, se sorprende al descubrir que solo una operación muy pequeña conduce a su colapso. En este caso, ustedAcabo de descubrir la "estabilidad marginal" de los sólidos amorfos, debido a que el sistema pierde su estabilidad inesperadamente. Si bien los sólidos amorfos son ubicuos en la naturaleza y tienen amplias aplicaciones industriales, puede ser un problema grave para nuestra seguridad si se desmoronande control. La organización estructural de los sólidos amorfos, que conduce a una estabilidad marginal, es bastante compleja y todavía no se comprende completamente. De hecho, la mayoría de los científicos intentan comprender los sólidos amorfos utilizando los modelos establecidos de cristales ordenados, pero nunca se ha llegado a un consenso.
"A pesar del estudio intensivo durante décadas, la descripción unificada de los sólidos amorfos aún no se ha establecido firmemente", dice el primer autor, el Dr. Hua Tong.
Para el proyecto actual, los investigadores utilizaron simulaciones por computadora de discos blandos o esferas que pueden fluir a bajas densidades, pero se atascan cuando se empaquetan lo suficientemente apretado. Su idea clave fue cambiar el enfoque de la geometría al aspecto mecánico o vibratorio del amorfosólidos. El equipo introdujo un nuevo parámetro de orden que llaman "vibrabilidad", que controla cuánto vibran los átomos cuando se calientan infinitamente desde la temperatura cero. A diferencia de los fonones, que son vibraciones colectivas en cristales, la vibración en un sólido amorfo depende del entorno local., y varía de un lugar a otro a lo largo de la muestra. Los investigadores mostraron que las ubicaciones de alta vibrabilidad corresponden a "puntos blandos" desordenados que son importantes para determinar dónde puede fallar el sistema bajo perturbaciones.
Los sólidos amorfos se pueden encontrar en una amplia variedad de formas, sin embargo, todos parecen compartir características importantes cuando se examinan ". Una observación importante de los empaques sólidos amorfos o atascados es que, si bien tienen estructuras geométricas diversas, exhiben vibraciones bastante universalescaracterísticas ", dice el autor principal Prof. Hajime Tanaka." Los descubrimientos de las simulaciones por computadora son, por lo tanto, de importancia fundamental tanto para fines teóricos como de aplicación ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Industriales, Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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