science >> Wetenschap >  >> Fysica

Het kritieke punt bij het doorbreken van het glasprobleem

'Ideaal glas'. Krediet:Universiteit van Bristol

Beroemd beschreven als 'het diepste probleem in de vastestoffysica' door Nobelprijswinnaar, Filip Andersen, de glasovergang, waardoor een vloeistof verandert in een vaste stof zonder te bevriezen, verliest zijn mystiek.

Tot nu, het begrip van onderzoekers is op zijn best versplinterd, met onderling onverenigbare interpretaties van de fysische processen die ten grondslag liggen aan het ontstaan ​​van amorfe vaste stoffen (glazen).

Nu heeft een team van wetenschappers van de Universiteit van Bristol en Johannes Gutenberg Universität Mainz in Duitsland mogelijk het ontbrekende fragment gevonden, het mogelijk maken van de verzoening van verschillende interpretaties.

Dr Paddy Royall van de School of Physics van de Universiteit van Bristol, legde uit:"De uitdaging komt erop neer of glas op zichzelf een echte vaste stof is - de zogenaamde thermodynamische interpretatie - of dat glas in wezen 'slechts' een zeer stroperige vloeistof is, zij het met een viscositeit die zo groot is dat het gieten van een 'glas' glas ongeveer een miljoen keer de leeftijd van het universum zou kosten - de zogenaamde dynamische interpretatie."

In de thermodynamische interpretatie, bij voldoende afkoeling, een zeer ongebruikelijk materiaal dat bekend staat als een 'ideaal glas' zou vormen.

Zo'n ideaal glas, als een kristal, heeft maar één manier om de samenstellende atomen te organiseren - maar op mysterieuze wijze, is amorf en ongeordend.

De paradox van hoe er maar één manier kan zijn om de atomen in een ongeordend materiaal te rangschikken, blijft, maar metingen van de Anglo-Duitse samenwerking geven aan dat hun monsters heel dicht bij het ideale glas liggen.

Het Bristol-team, onder leiding van Dr. Royall en Dr. Francesco Turci, werkte samen met professor Thomas Speck in Mainz om nieuwe methoden te ontwikkelen om monsters te produceren die uitzonderlijk dicht bij de ideale bril lagen.

Dr. Royall zei:"Door dit te doen, ze vonden dat de dynamische interpretatie van de glasovergang lijkt te eindigen op een 'kritiek punt', die dichtbij is, of zelfs samenvalt met, de temperatuur waarbij het ideale glas wordt gevormd.

"Met andere woorden, de dynamische en thermodynamische interpretaties van de glasovergang zijn verschillende reflecties van hetzelfde onderliggende fenomeen."