p Pesquisadores liderados pela Universidade de Tóquio empregaram um novo modelo de computador para simular as redes de partículas portadoras de força que dão aos sólidos amorfos sua força, embora não tenham uma ordem de longo alcance. Este trabalho pode levar a novos avanços em vidro de alta resistência, que pode ser usado para cozinhar, industrial, e aplicativos de smartphone. p Sólidos amorfos como o vidro - apesar de serem quebradiços e ter partículas constituintes que não formam reticulados ordenados - podem possuir força e rigidez surpreendentes. Isso é ainda mais inesperado porque os sistemas amorfos também sofrem de grandes flutuações anarmônicas. O segredo é uma rede interna de partículas portadoras de força que abrangem todo o sólido, o que confere força ao sistema. Esta ramificação, A rede dinâmica atua como um esqueleto que evita que o material ceda ao estresse, embora constitua apenas uma pequena fração do total de partículas. Contudo, esta rede só se forma após uma 'transição de percolação' quando o número de partículas portadoras de força excede um limite crítico. Conforme a densidade dessas partículas aumenta, a probabilidade de que uma rede percolada que vai de uma ponta a outra aumente de zero a quase certa.

p Agora, cientistas do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio usaram simulações de computador para mostrar cuidadosamente a formação dessas redes de percolação à medida que um material amorfo é resfriado abaixo de sua temperatura de transição vítrea. Nestes cálculos, misturas de partículas binárias foram modeladas com potenciais repulsivos de faixa finita. A equipe descobriu que a resistência dos materiais amorfos é uma propriedade emergente causada pela auto-organização da arquitetura mecânica desordenada.

p "Na temperatura zero, um sistema congestionado mostrará correlações de longo alcance no estresse devido à sua rede de percolação interna. Esta simulação mostrou que o mesmo é verdadeiro para o vidro antes mesmo de ter resfriado completamente, "diz o primeiro autor Hua Tong.

p O backbone de suporte de força pode ser identificado reconhecendo que as partículas nesta rede devem ser conectadas por pelo menos duas ligações de força fortes. Após o resfriamento, o número de partículas portadoras de força aumenta, até que uma rede que abrange o sistema se conecte.

p "Nossas descobertas podem abrir um caminho para uma melhor compreensão dos sólidos amorfos de uma perspectiva mecânica, "Hajime Tanaka, autor sênior, diz. Como rígida, vidro durável é altamente valorizado para smartphones, tablets, e utensílios de cozinha, o trabalho pode encontrar muitos usos práticos.

p O trabalho é publicado em Nature Communications como "Solidez emergente de materiais amorfos como consequência da auto-organização mecânica".