O Glass faz parte da sociedade há milhares de anos, então é fácil para este material se tornar invisível e esquecido, mas um cientista de materiais da Penn State traçou um plano para mapear o genoma do vidro e promover o futuro do vidro.

O esforço faz parte da Iniciativa do Genoma de Materiais, que está tentando dobrar a velocidade de desenvolvimento de novos materiais.

John Mauro, professor de ciência de materiais e engenharia na Penn State, está construindo um conjunto de ferramentas de modelagem preditiva combinando conhecimentos de física e química do vidro, para mapear os blocos de construção e propriedades do vidro, muito parecido com os esforços para compreender o genoma humano. Sua equipe já está construindo uma base sólida para a compreensão da composição do vidro, estrutura e relações de propriedade em sistemas industrialmente relevantes. Ele relata seus resultados em uma edição recente da Opinião Atual em Estado Sólido e Ciência dos Materiais .

"A ideia de decodificar o genoma de vidro é que adotamos todas essas diferentes abordagens de modelagem, da física básica à modelagem empírica e aprendizado de máquina, "Disse Mauro." Combinando todas essas ferramentas juntas, podemos obter os melhores modelos para todas as propriedades do vidro que consideramos importantes. Então, podemos usar esse novo conhecimento para melhorar as composições atuais, bem como entrar em novos espaços de composição. "

Uma área que Mauro quer fortalecer é a colaboração entre as comunidades de química e física do vidro. Ele fez carreira combinando essas duas áreas e disse que a interação entre a química e a física será a chave para um melhor entendimento do vidro.

O conceito de modelos de aprendizagem baseados em máquina para o avanço da pesquisa de materiais, onde computadores avançados analisam variáveis ​​e combinações aparentemente incontáveis ​​para pesquisar novas propriedades e usos, já existe há muitos anos. Mas recentemente se tornou uma força motriz devido ao poder de computação em constante expansão.

Mauro disse que os inventores tradicionalmente procuram adaptar o vidro para atender a propriedades específicas. Por exemplo, Corning's Gorilla Glass, que Mauro ajudou a projetar, acrescentou força a uma fina camada de vidro transparente. Contudo, a abordagem do genoma permitirá que os inventores pensem de forma diferente porque destacará a miríade de propriedades potenciais disponíveis nas formulações de vidro. As composições de vidro podem então ser projetadas em materiais exclusivos para atender às demandas rigorosas para aplicações futuras.

"Isso é muito diferente de apenas tentar projetar um vidro que precisa de apenas um conjunto específico de propriedades, porque muitas vezes essas propriedades de destino mudam, "Mauro disse." Com a abordagem do genoma, não importa como o alvo muda, você é capaz de inventar algo para atender a esses requisitos. "

Marcando uma lista de áreas onde o vidro ainda é de vanguarda - geração e armazenamento de energia, edifícios mais eficientes, componentes biomédicos, entrega e comunicação de medicamentos nanomédicos, e tecnologia de exibição de informações - é fácil ver a importância de compreender todas as propriedades potenciais do vidro.

"Algumas pessoas acham que o vidro é um material antiquado porque é usado há milhares de anos, "Disse Mauro." Por exemplo, nós consideramos as janelas de vidro como garantidas, ainda há muita química avançada, física e tecnologia de engenharia que vão para a fabricação de vidros de janela comuns. Se quisermos desenvolver a próxima geração de produtos de vidro, precisamos desenvolver uma compreensão realmente profunda do vidro. "