O vidro é um material tão comum que você provavelmente não pensa muito nele. Você pode ficar surpreso ao saber que os pesquisadores de hoje ainda não entendem como o vidro se forma. Descobrir isso é importante para as indústrias de vidro e muitas outras aplicações surpreendentes dos vidros.

Um quebra-cabeça central na física do vidro é por que um líquido formador de vidro se torna tão viscoso antes de formar um vidro. Ainda não se sabe se esse movimento lento incomum em um líquido é atribuído principalmente a mudanças na estrutura espacial. Um modelo físico que reproduz as formas do vidro ajudaria a resolver esse debate.

Em um estudo publicado em Cartas de revisão física , pesquisadores da Universidade de Tóquio revelaram uma origem estrutural da lenta dinâmica vítrea. A pesquisa teve como objetivo entender como um líquido se torna mais viscoso ao resfriar e pode formar um vidro. Os pesquisadores descobriram a correlação entre a estrutura e o movimento das partículas em líquidos formadores de vidro simulados no nível de partículas individuais e conjuntos de partículas em maior escala.

"Usamos o conceito de informação mútua para entender a inter-relação entre o arranjo local de partículas e a dinâmica em líquidos formadores de vidro, "explica o autor principal do estudo Hua Tong, que agora é professor assistente na Shanghai Jiao Tong University. "Nossos resultados sugerem que a estrutura espacial controla o movimento único das partículas cooperativas visto em líquidos formadores de vidro."

Os pesquisadores basearam suas simulações em um parâmetro de ordem estrutural que quantifica o quão próximo as partículas podem se agrupar. As simulações focaram nos movimentos das partículas atribuíveis ao estado original das partículas, ou seja, na estrutura espacial. Com o conceito de informação mútua, as simulações mostraram que as partículas se organizam estruturalmente em conjuntos que se movem mais lentamente do que o resto das partículas, como visto em um vidro real.

"Não encontramos nenhuma relação clara entre a energia potencial do nível de partícula e o tempo de relaxamento, "diz Hajime Tanaka, autor sênior. "Isso sugere que a dinâmica vítrea lenta é fundamentalmente controlada pela ordem estrutural formada por interações entre as partículas, incluindo as partes repulsivas e atraentes. "

Esta pesquisa de líquido para vidro tem muitas aplicações, incluindo o vidro da janela, fibras ópticas e telas de toque inteligentes aprimoradas. A viscosidade ultra-alta de um material formador de vidro é muito útil para deformá-lo em uma forma arbitrária. Ao compreender o que controla a viscosidade dos líquidos formadores de vidro, a processabilidade da forma pode ser muito melhorada.