Os pesquisadores de UO descobriram que as moléculas nos materiais de vidro se comportam como as partículas na areia e nas rochas à medida que se aglomeram, um mecanismo que poderia impulsionar explorações de matéria condensada e sistemas complexos.

O trabalho mostra que os materiais vítreos mudam sua estrutura organizacional para se comportar como areia quando estão presos, ou comprimido a ponto de mudar de líquido para rígido. A descoberta amplia a compreensão do movimento térmico e dos estados vibracionais que ocorrem conforme os materiais atingem o bloqueio.

A descoberta foi detalhada em um estudo publicado na revista. Cartas de revisão física que examina o que acontece quando os materiais de vidro são comprimidos ou resfriados rapidamente. No mundo macro, esse tipo de obstrução é visto na maneira como os grãos se movem em um funil ou na areia em uma ampulheta.

A similaridade recém-descoberta é importante para pesquisadores nas áreas de matéria condensada e sistemas complexos, e abre novas maneiras de explorar materiais vítreos por meio da física computacional, disse Francesco Arceri, o principal autor do estudo e candidato a doutorado no laboratório do Departamento de Física do coautor Eric Corwin.

"Nossa modelagem mostrou que a forma como os vidros respondem às solicitações mecânicas é a mesma que para os materiais granulares, "Disse Arceri." A resposta mecânica de um material se relaciona com a forma como o calor é transferido através dele, assim, este trabalho permite um melhor entendimento de por que as propriedades térmicas e mecânicas dos vidros são tão diferentes daquelas de outros sólidos, como cristais. "

Os pesquisadores no laboratório de Corwin desenvolvem algoritmos para modelar esferas duras e moles em supercomputadores para estudar estruturas de materiais para suas assinaturas geométricas de interferência, onde no início da rigidez todas as partículas têm o mesmo número de contatos.

Corwin faz parte de uma equipe internacional que estuda a transição do líquido para o vidro à medida que a temperatura e a pressão mudam sob uma iniciativa da Simons Foundation "Cracking the Glass Problem" que começou em 2016. Um Prêmio de Carreira da National Science Foundation para Corwin também apoiou a pesquisa.

O vidro em sua forma sólida é um conjunto de coloides, partículas minúsculas sob pressão muito forte. Que as partículas de vidro sólido se assemelham tanto ao material granular, Arceri disse, "é notável, pois os coloides atingem o bloqueio quando altamente comprimidos no limite da pressão infinita, enquanto os grãos bloqueiam quando a pressão é zero e as partículas não se sobrepõem."

"Esta conexão abre novas possibilidades de comparação que não estavam disponíveis antes, "escreveu C. Patrick Royall, da University of Bristol, no Reino Unido, em um comentário na revista Physics sobre a importância do papel.

Os pesquisadores UO, Royall observou, explorou uma lacuna sobre a interferência olhando de baixo para cima em vez de focar no início de uma transição de interferência. A equipe UO encontrou o mesmo comportamento em ambos os pontos do processo.

"Arceri e Corwin foram capazes de resfriar efetivamente esferas duras em suas simulações a uma temperatura quase zero e tratá-las como um material granular, com interações eficazes quando as partículas não se tocavam, "Royall escreveu." O sistema era mecanicamente estável em frações de empacotamento menos do que emperramento - assim como a transição de vidro, era possível abordar o bloqueio por baixo. "