Uma relação de escala entre o novo parâmetro de ordem teórica IS Dmin e o ângulo de fase de amortecimento de relaxamento (também conhecido como atrito interno nas ciências dos materiais). Os dados cobrem 5 ordens de magnitude na escala de tempo. Crédito:Science China Press No domínio da desordem e dos sistemas amorfos, como os vidros de óxido utilizados em tecnologias de exibição e a preservação criogênica de materiais biológicos, existe um corpo substancial de exploração científica e tecnológica contemporânea.
Uma característica distintiva dos materiais desordenados é a presença de comportamentos dinâmicos intrincados, conhecidos como processos de relaxamento, que abrangem desde vibrações atômicas na escala de tempo de picossegundos até processos de envelhecimento e densificação que podem se estender por milhares de anos. Esses processos de relaxamento desempenham um papel fundamental na formação das diversas propriedades dos materiais vítreos.
Pesquisas recentes no campo da ciência do vidro trouxeram à luz uma variedade de fenômenos dinâmicos específicos em materiais vítreos, levando os pesquisadores a buscar um princípio unificador que possa elucidar esses processos em um amplo espectro de materiais.
Hai-Bin Yu, da Universidade Huazhong da China, e Konrad Samwer, da Universidade de Göttingen, reconheceram a ausência de uma estrutura teórica abrangente para a compreensão da dissipação de relaxamento em sistemas desordenados. A pesquisa deles foi publicada na revista National Science Review .
Enfrentando o desafio, propuseram uma nova perspectiva para enfrentar esta questão. Embora estudos anteriores normalmente tenham se aprofundado na dinâmica de relaxamento de partículas individuais em materiais vítreos, Yu e Samwer optaram por ver o sistema como um todo, concentrando-se nos padrões abrangentes das estruturas inerentes.
Esta nova abordagem lança luz sobre os complexos desafios neste campo. Abraçando este conceito, eles introduziram um parâmetro de ordem global, denominado deslocamento mínimo da estrutura inerente (IS Dmin ), para medir a variabilidade das configurações usando uma metodologia de correspondência de padrões.
Ao conduzir simulações atômicas em sete modelos de líquidos formadores de vidro, eles foram capazes de unificar os impactos da temperatura, pressão e tempo de perturbação na dissipação de relaxamento por meio de uma lei de escala que liga o fator de amortecimento mecânico ao IS Dmin . Eles elucidaram que esta lei de escala é um reflexo da curvatura da paisagem energética potencial local.
Consequentemente, eles identificaram com sucesso uma base universal para o relaxamento vítreo, propondo que a variabilidade das configurações, quantificada por IS Dmin determina exclusivamente o amortecimento de relaxamento.
Este trabalho não apenas apresenta uma abordagem inovadora para o estudo de sistemas desordenados, mas também serve como inspiração, mostrando o potencial de técnicas avançadas de correspondência de padrões como ferramentas potentes para análise de sistemas complexos.
