Se dice que un eslabón débil determina la fuerza de toda la cadena. Igualmente, los defectos o pequeñas grietas en un material sólido pueden determinar en última instancia la resistencia de ese material, es decir, qué tan bien resistirá varias fuerzas. Por ejemplo, si se ejerce fuerza sobre un material que contiene una grieta, grandes tensiones internas se concentrarán en una pequeña región cerca del borde de la grieta. Cuando esto pasa, se inicia un proceso de falla, y el material puede comenzar a fallar alrededor del borde de la grieta, que luego podría propagarse, conduciendo a la falla final del material.

Qué, exactamente, sucede justo alrededor del borde de la grieta, en el área en la que se concentran esas grandes tensiones? Prof. Eran Bouchbinder del Departamento de Física Química del Instituto Weizmann de Ciencias, quien realizó una investigación sobre esta cuestión con el Dr. Chih-Hung Chen y el Prof. Alain Karma de la Northeastern University, Bostón, explica que los procesos que tienen lugar en esta región son universales, ocurren de la misma manera en diferentes materiales y en diferentes condiciones. "La característica más destacada que descubrimos, "dice el profesor Bouchbinder, "es la relación no lineal entre la fuerza de las fuerzas y la respuesta que tiene lugar en el material adyacente a la grieta. Esta región no lineal, que la mayoría de los estudios pasan por alto, En realidad, es fundamentalmente importante para comprender cómo se propagan las grietas. Más destacado, está íntimamente relacionado con inestabilidades que pueden hacer que las grietas se propaguen a lo largo de trayectorias onduladas o se rompan, cuando uno esperaría que simplemente continuaran en línea recta ".

Al investigar las fuerzas en juego cerca del borde de la grieta, El profesor Bouchbinder y sus colegas desarrollaron una nueva teoría, publicada recientemente en Física de la naturaleza - que permitirá a los investigadores comprender, calcular, y predecir la dinámica de las grietas en diversas condiciones físicas. Esta teoría puede tener implicaciones importantes para la investigación de la física de materiales y para comprender las formas en que fallan los materiales.

Islas de Suavidad

Explorando un tema diferente, en un artículo que apareció recientemente en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América ( PNAS ), El profesor Bouchbinder y un grupo de colegas investigaron las propiedades fundamentales del "estado vítreo" de la materia.

El estado vítreo puede existir en una amplia gama de materiales si su estado líquido se enfría lo suficientemente rápido como para evitar que adquieran un orden, estado cristalino. Los vasos están así desordenados, o amorfo, sólidos e incluyen, por ejemplo, vidrio de ventana, plástica, materiales gomosos, y metales amorfos. A pesar de que estos materiales nos rodean y encuentran una enorme variedad de aplicaciones, comprender sus propiedades físicas ha sido un gran desafío, debido, en gran parte, a la falta de herramientas para caracterizar sus estructuras intrínsecamente desordenadas y caracterizar cómo estas estructuras afectan las propiedades de los materiales.

Dr. Jacques Zylberg del grupo del Prof. Bouchbinder, Dr. Edan Lerner de la Universidad de Amsterdam, Dr. Yohai Bar-Sinai de la Universidad de Harvard (ex estudiante de doctorado del Prof. Bouchbinder), y el profesor Bouchbinder encontró una manera de identificar regiones particularmente blandas dentro de materiales vidriosos. Estos "puntos débiles, "que se identifican midiendo la energía térmica local a través del material, demostraron ser altamente susceptibles a cambios estructurales cuando se aplica fuerza. En otras palabras, estos puntos blandos juegan un papel central cuando los materiales vidriosos se deforman y fluyen irreversiblemente bajo la acción de fuerzas externas. La teoría desarrollada por los investigadores nos acerca un paso más a la comprensión de los misterios del estado vítreo de la materia.