01:08 22 Ottobre 2020
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Rompere il vetro in una finestra è facile, ma fare lo stesso con il vetro solido può essere difficile o addirittura impossibile. E' un materiale molto più resistente di quanto dovrebbe essere tecnicamente. Soprattutto se si guarda alla sua composizione molecolare. Perché questo accade?

Utilizzando un modello al computer, un team internazionale di ricercatori ha cercato di scoprire come le particelle all'interno di questo tipo di vetro lo rendano così resistente, nonostante abbia una struttura molecolare disordinata. Durante la loro ricerca si sono resi conto che la fonte della loro forza può essere trovata in un piccolo gruppo di componenti.

Risulta che le particelle solide di vetro di solito formano la cosiddetta spina dorsale portante la forza prima che il materiale si raffreddi completamente, lasciando così il suo stato instabile e viscoso. I calcoli hanno mostrato che lo scheletro di queste particelle all'interno del vetro viscoso raggiunge la soglia di percolazione, cioè il punto in cui la sua rete diventa abbastanza densa da fornire una resistenza maggiore al materiale. I ricercatori ritengono che questa proprietà sia ottenuta grazie a un "sistema bloccato".

"A temperatura zero, il sistema bloccato mostrerà correlazioni a lungo raggio in condizioni di stress a causa della sua rete di percolazione interna", ha spiegato il fisico cinese Hua Tong, dell'Università Jiao Tong di Shanghai.

Il vetro appartiene a un gruppo di sostanze solide amorfe a cui manca non solo l'ordine di lungo raggio, caratterizzato dalla geometria reciproca di atomi e molecole che si ripetono su distanze indefinitamente lunghe - ma anche il reticolo che si può trovare nei cristalli. In queste circostanze è il piccolo gruppo di particelle che aiuta il vetro solido a resistere alla pressione nel caos e nel disordine molecolare all'interno della sua struttura.

Tuttavia, per aumentare la resistenza del vetro, queste particelle devono essere sufficientemente filtrate attraverso il materiale.

Lo sviluppo di un vetro più resistente e durevole può essere utile in un gran numero di prodotti, dagli utensili da cucina agli smartphone. Gli autori dello studio sperano che le loro scoperte portino allo sviluppo di innovazioni nuove e pratiche per questo materiale.

"I nostri risultati possono aprire la strada a una migliore comprensione dei solidi amorfi da una prospettiva meccanica", conclude il coautore dello studio Hajime Tanaka dell'università di Tokyo.
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