Pokroky v univerzální teorii formování skla

Vědci z Tokijské univerzity používají počítačové simulace k modelování vlivu elementárního složení na schopnost tvořit skleněné slitiny, což může vést k tvrdým a vodivým sklům. Půjčka: Institute of Industrial Science, University of Tokyo

Vědci z Institutu průmyslových věd na Tokijské univerzitě použili výpočty molekulární dynamiky k modelování schopnosti skleněných vláken vytvářet kovové slitiny. Ukazují, že i malé změny ve složení mohou mít silný účinek na krystalicko-sklovitý stav materiálu, když je zmrazený. Tato práce by mohla vést k univerzální teorii formování skla – levnější, odolnější a vodivější sklo.

Pokud máte hosty, kteří přijdou na večeři, můžete stůl položit na drahé „křišťálové“ brýle. Pro vědce jsou však krystal a sklo ve skutečnosti dva velmi odlišné stavy, které může kapalina při zmrazení předpokládat. Krystal má definovanou trojrozměrnou mřížkovou strukturu, která se neomezeně opakuje, zatímco sklo je amorfní pevná látka, která nemá žádné dálkové nastavení. Současné teorie formování skla nemohou přesně předpovědět, které kovové slitiny budou „glazovány“ za vzniku skla a které budou krystalizovány. Lepší a komplexnější porozumění tvarování skla bude velkou pomocí při vývoji nových receptů na mechanicky tuhé, elektricky vodivé materiály.

Vědci z Tokijské univerzity nyní ke studiu procesu formování skla použili počítačové simulace tří prototypových kovových systémů. „Zjistili jsme, že schopnost vytvářet multisystémový krystal, na rozdíl od skla, může být narušena malými kompozičními změnami,“ říká Yuan-Chao Hoon, první autor.

Jednoduše řečeno, tvarování skla je výsledkem materiálu, který během zmrazování zabrání krystalizaci. To uzamkne atomy ve „zmrazeném“ stavu, než jsou uspořádány do vzorce redukce energie. Simulace ukázaly, že kritickým faktorem při určování rychlosti krystalizace byla energie rozhraní tekutých krystalů.

Vědci také zjistili, že změny v elementárním složení mohou vést k místním atomovým uspořádáním, která narušují proces krystalizace uspořádáním neslučitelným s běžným koněm krystalu. Tyto struktury mohou zejména zabránit tomu, aby malé krystaly fungovaly jako „semena“, která regulují růst oblastí v jádře. Na rozdíl od předchozích vysvětlení vědci zjistili, že rozdíl v chemickém potenciálu fází kapalina: krystal měl pouze malý vliv na tvorbu skla.

„Tato práce je významným krokem vpřed v porozumění základním fyzikálním mechanismům zasklení,“ říká hlavní autor Hajime Tanaka. „Výsledky tohoto projektu by také mohly pomoci sklářům vyvinout nové vícesložkové systémy, které mají určité žádoucí vlastnosti, jako je trvanlivost, trvanlivost a elektrická vodivost.“

Odkaz. „Fyzický původ skla z vícesložkových systémů“, 11. prosince 2020. Pokrok ve vědě,
(Science Adv. 2020; 6: eabd2928)

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.