Diz-se que um elo fraco determina a resistência de toda a cadeia. Da mesma forma, defeitos ou pequenas rachaduras em um material sólido podem, em última análise, determinar a resistência desse material - quão bem ele irá suportar várias forças. Por exemplo, se a força for exercida sobre um material que contém uma rachadura, grandes tensões internas irão se concentrar em uma pequena região perto da borda da rachadura. Quando isso acontece, um processo de falha é iniciado, e o material pode começar a falhar em torno da borda da rachadura, que poderia então se propagar, levando à falha final do material.

O que, exatamente, acontece bem perto da borda da rachadura, na área em que essas grandes tensões estão concentradas? Prof. Eran Bouchbinder do Departamento de Física Química do Instituto de Ciência Weizmann, que conduziu pesquisas sobre esta questão com o Dr. Chih-Hung Chen e o Prof. Alain Karma da Northeastern University, Boston, explica que os processos que ocorrem nesta região são universais - ocorrem da mesma forma em diferentes materiais e em diferentes condições. "A característica mais marcante que descobrimos, "diz o Prof. Bouchbinder, "é a relação não linear entre a força das forças e a resposta que ocorre no material adjacente à fissura. Esta região não linear, que a maioria dos estudos negligencia, é fundamentalmente importante para entender como as rachaduras se propagam. Mais notavelmente, está intimamente relacionado a instabilidades que podem causar rachaduras para se propagar ao longo de trajetórias onduladas ou se dividir, quando se esperaria que eles simplesmente continuassem em linha reta. "

Ao investigar as forças em jogo perto da borda da rachadura, O Prof. Bouchbinder e seus colegas desenvolveram uma nova teoria - publicada recentemente em Física da Natureza - que permitirá aos pesquisadores compreender, calcular, e prever a dinâmica das fissuras sob várias condições físicas. Essa teoria pode ter implicações significativas para a pesquisa em física de materiais e para a compreensão das maneiras pelas quais os materiais falham.

Ilhas da Suavidade

Explorando um tópico diferente, em um artigo que apareceu recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences dos Estados Unidos da América ( PNAS ), O Prof. Bouchbinder e um grupo de colegas investigaram as propriedades fundamentais do "estado vítreo" da matéria.

O estado vítreo pode existir em uma ampla gama de materiais se seu estado líquido for resfriado com rapidez suficiente para evitar que assumam uma ordem, estado cristalino. Os vidros ficam assim desordenados, ou amorfo, sólidos e incluem, por exemplo, vidro da janela, plásticos, materiais emborrachados, e metais amorfos. Mesmo que esses materiais estejam ao nosso redor e encontrem uma enorme gama de aplicações, compreender suas propriedades físicas tem sido extremamente desafiador, devido, em grande parte, à falta de ferramentas para caracterizar suas estruturas intrinsecamente desordenadas e caracterizar como essas estruturas afetam as propriedades dos materiais.

Dr. Jacques Zylberg do grupo do Prof. Bouchbinder, Dr. Edan Lerner da Universidade de Amsterdã, Dr. Yohai Bar-Sinai da Universidade de Harvard (ex-aluno de PhD do Prof. Bouchbinder), e o Prof. Bouchbinder encontrou uma maneira de identificar regiões particularmente moles dentro de materiais vítreos. Esses "pontos fracos, "que são identificados medindo a energia térmica local em todo o material, mostraram ser altamente suscetíveis a mudanças estruturais quando a força é aplicada. Em outras palavras, esses pontos fracos desempenham um papel central quando os materiais vítreos se deformam e fluem irreversivelmente sob a ação de forças externas. A teoria desenvolvida pelos pesquisadores nos traz assim um passo mais perto de compreender os mistérios do estado vítreo da matéria.