Os cientistas, acima de tudo, são solucionadores de problemas.

O cientista pesquisador sênior Ying Shi da Corning Incorporated não é exceção. Sua pesquisa se concentra na compreensão da correlação estrutura-propriedade do vidro para desenvolver novas composições sob medida para uma variedade de aplicações. Ela freqüentemente usa o espalhamento de nêutrons no Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia (DOE) para obter insights sobre uma miríade de amostras de vidro em escala atômica.

Compreender como a estrutura atômica de vários tipos de vidro se correlaciona com suas propriedades é importante para muitos produtos eletrônicos de consumo. Por exemplo, a tampa de vidro usada em eletrônicos pessoais, como telefones celulares, precisa ser forte o suficiente para resistir a rachaduras, enquanto o painel de vidro em uma TV de tela plana precisa exibir mudanças dimensionais mínimas para garantir alta resolução, uma vez que passa por tratamentos térmicos durante o processo de fabricação.

"É um problema extremamente difícil e importante compreender verdadeiramente a estrutura atômica dos vidros de silicato e como suas estruturas se correlacionam com suas propriedades, "Shi disse." Contamos com grandes conjuntos de dados para decifrar a correlação estrutura-propriedade. "

É por isso que toda vez que Ying chega à Fonte de Nêutrons de Espalação do ORNL para usar o instrumento NOMAD, ela mede quase 100 amostras de vidro que têm composições e tratamentos diferentes sistematicamente.

A estrutura do vidro é diferente dos materiais cristalinos. Enquanto os átomos em materiais cristalinos são arranjados de forma ordenada de acordo com simetria e periodicidade - dando a eles o que os cientistas chamam de ordem de longo alcance - o vidro tem apenas ordem de curto e médio alcance.

"Ordem de médio alcance, o parâmetro estrutural chave para determinar as propriedades do vidro, pode ser revelado pelo primeiro pico de difração acentuado de espalhamento total de nêutrons, "Shi disse.

Os experimentos atuais de Shi no instrumento NOMAD na Spallation Neutron Source (SNS) do ORNL permitem que ela correlacione dados estruturais de ordem média coletados em seus espécimes com inúmeras propriedades, incluindo dureza e coeficiente de expansão térmica.

O que é muito especial sobre esses experimentos, ela diz, é que eles incorporam código escrito por seu filho adolescente. Filho de Shi, Albert, que foi estagiário na Corning no verão passado, tinha apenas 14 anos quando escreveu inicialmente o código para a análise de dados de sua mãe.

Agora com 16, Albert diz que já estava aprendendo a programar em C # com seu pai quando sua mãe descobriu que não conseguia contratar um programador profissional para tratar de centenas de arquivos de dados por causa de seu projeto, na fase exploratória, não tinha orçado para um.

"Pode ter levado um ano para ela se candidatar a financiamento para codificação profissional, e ela queria acelerar o processo e eu queria ajudar, "Albert explicou." O código basicamente processa os dados brutos da linha de luz de nêutrons e realiza vários tratamentos matemáticos no primeiro pico de difração acentuado, o que nos permite derivar informações estruturais de médio alcance dentro do vidro. "

Shi acrescenta isso, antes de Albert desenvolver o código, ela teve que tratar cada arquivo de dados de seus experimentos com dois pacotes de software disponíveis comercialmente, mas eles não podiam se comunicar um com o outro.

"Eu costumava fazer algum tratamento sozinho e, em seguida, produzir manualmente os dados e, em seguida, inseri-los manualmente no segundo software, " ela disse.

Cada arquivo de dados levou meia hora para ser analisado usando este método, e ela sabia que não seria sustentável para centenas de arquivos de dados e impossível se ela quisesse otimizar os parâmetros de ajuste.

Shi diz que o código de Albert permite que ela processe 20 arquivos de dados em menos de 30 segundos, em vez de levar meia hora para 1 arquivo, e ela pode ajustar os parâmetros mais facilmente e obter melhores resultados.

ORNL concordou em hospedar o código de Albert em seu GitHub, uma plataforma de desenvolvimento de software de código aberto, e RingFSDP, um novo método que Shi desenvolveu a partir do código de seu filho, agora está disponível para beneficiar a comunidade de pesquisa do vidro. Ela publicou recentemente um artigo sobre RingFSDP.

"Hospedá-lo em nosso repositório aqui no ORNL o torna acessível a todos. Hospedar também faz sentido porque os membros da equipe NOMAD estiveram envolvidos no desenvolvimento do código e estão na publicação, e hospedamos muitos códigos desenvolvidos exclusivamente no ORNL ou em colaboração com entidades externas, "disse o líder do grupo de difração de nêutrons, Matthew Tucker.

Albert continuou a melhorar seu código original, e ele escreveu dois códigos adicionais durante seu estágio na Corning que planeja compartilhar com o ORNL.