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

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

„Houboví duchové“ chrání pokožku, látku před toxiny a zářením

Houboví duchové vznikají extrakcí biologického materiálu z buněk hub. Uznání: Nathan Gianneschi lab / Northwestern University Inspirován houbou, novou formou syntetického melaninu, který působí...

Vezmeme 2D materiály pro rotaci

Ilustrace konceptu výpočetní techniky Spintronic. Vědci z Ústavu fyziky vysokého tlaku na univerzitě v Tskubě vyvíjejí nový tranzistor disulfidu molybdenu, který vytváří obraz rotace elektronů,...

Dva astronauti. Dva dny otevřených dveří. Dvě nádherné krajiny.

23. května 2012 Dva astronauti. Otevřeno dva dny. Dva úžasné výhledy na střechu světa. Astronauti z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) pořídili tyto fotografie Himálaje,...

Mars, P Plejády, Jupiter, Saturn a další vrcholy vzdušného dozoru v březnu 2021

Co se děje v březnu? Mars S přáteli v noci je pár skvělých planet zpět ... V prvním nebo tak nějakém březnovém týdnu uvidíte Mars...

Newsletter

Subscribe to stay updated.