Patrones de excitación típicos en diferentes fracciones de paquete. Reproducido de la Fig. ~ 1b-d de Nature, 11 de noviembre de 2020 (en línea). Crédito:IBS
Bo Li y Kai Kou, Investigadores del IBS Center for Soft and Living Matter, junto con Walter Kob, Catedrático de la Universidad de Montpellier y del Instituto Universitario de Francia, y Steve Granick, Director del IBS Center for Soft and Living Matter, informar juntos en Naturaleza que el inicio de la transición vítrea es un proceso muy no trivial que implica respuestas complejas no lineales.
Como sustancia que da un impulso notable tanto a la conveniencia de nuestra vida diaria como al avance de la ciencia y la tecnología modernas, las gafas nos desconciertan, sin embargo, en el nivel de ciencia básica. "Las gafas ven mucho estudio incremental, pero rara vez un gran avance, independientemente de los esfuerzos de generaciones de científicos, "comentó Granick.
La escala de longitud dinámica no monótona reportada que alcanza un pico en la temperatura de inicio subvierte la comprensión predominante de que la formación de jaulas es un simple cruce entre líquido y vidrio. "Una cuestión central en la ciencia del vidrio es el proceso de formación de jaulas que le da a los materiales vidriosos sus propiedades ópticas y mecánicas únicas. "dijo Kob.
"Y abordamos directamente el problema excitando localmente un vidrio coloidal utilizando rayos láser, "dijo Li.
El surgimiento de la escala de longitud no monótona resulta de la acumulación de dominios con dinámicas cooperativas que se vuelven cada vez más rígidas y comienzan a dominar la dinámica de partículas. "Al igual que la pintura de Seurat, el mosaico de los granos dinámicos y la formación de la jaula está directamente relacionado con la fusión de ellos, "dice Kob.
"La belleza de la ciencia aquí es que podemos ver cómo los vasos germinan a partir de los líquidos microscópicamente, "Dijo Li.
Campos de desplazamiento en varios momentos después de la excitación del láser, exhibiendo la formación de los granos cooperativos. Reproducido de la Fig. ~ 3e de Nature, 11 de noviembre de 2020 (en línea). Crédito:IBS
La simple imagen física de la dinámica cooperativa mejorada para la respuesta no monótona sugiere que el hallazgo debería ser general. Kob dijo:"Es sorprendente que la regla física detrás de una dinámica tan rica sea tan concisa".
Li agrega, "Nuestros hallazgos en un sistema modelo bien definido ayudarán a comprender mejor otros sistemas vidriosos o desordenados como el polímero, vidrios granulares y atómicos, etc. "
Además del comportamiento no monótono, Se extrae una relación de escala entre la morfología y el tamaño del patrón de excitación basándose en una gran cantidad de datos experimentales. "La desviación de esta relación refleja el grado de heterogeneidad de un material en determinadas condiciones, "dijo Li. Granick comentó, "Esta ley de escala, además de su importancia teórica para los físicos, también interesará a los químicos y científicos de los materiales al ofrecerles una 'regla' que guía el diseño y la síntesis de los materiales de vidrio ".
Más allá de iluminar el primer paso de la transición vítrea, Este experimento de prueba de concepto allana el camino para la comprensión fundamental de las gafas. "Usando láser como una lanceta, una muestra de vidrio se puede anatomizar con precisión, "dijo Granick.
"De esta manera se evaluarán comportamientos cada vez más exóticos pero desconcertantes en las gafas, ", predijo Kob.
Este trabajo está motivado por los desafíos de larga data en la ciencia del vidrio. La dinámica lenta y altamente acoplada siempre oculta el efecto clave. "Si tan solo pudiera encogerme, saltar al sistema y agitar los alrededores, "Dijo Li. El sistema láser holográfico de femtosegundos desarrollado originalmente por Kou satisface perfectamente las necesidades de la excitación local. Se obtiene un valioso apoyo teórico de Kob para refinar las complejas observaciones experimentales en principios físicos concisos". El entorno altamente interdisciplinario en nuestro centro y exitoso La colaboración internacional hace realidad una lluvia de ideas que alguna vez fue improbable, "comentó Granick.
Granick y Kob concluyeron:"El campo de la ciencia del vidrio, siendo clásico pero constantemente desafiante, es promovido por estos experimentos que aclaran el inicio de la transición vítrea. Se revela la importancia conceptual de la formación de jaulas para las propiedades de los materiales vítreos. Y el enfoque microrreológico adoptado aquí abre la puerta a una comprensión profunda de las gafas algún día ".
