El vidrio ha sido parte de la sociedad durante miles de años, por lo que es fácil que este material se vuelva invisible y se pase por alto, pero un científico de materiales de Penn State ha presentado un plan para mapear el genoma del vidrio y hacer avanzar el futuro del vidrio.

El esfuerzo es parte de la Iniciativa del genoma de materiales, que está tratando de duplicar la velocidad de desarrollo de nuevos materiales.

John Mauro, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State, está construyendo un conjunto de herramientas de modelado predictivo que combinan conocimientos de la física y la química del vidrio, para mapear los bloques de construcción y las propiedades del vidrio, al igual que los esfuerzos por comprender el genoma humano. Su equipo ya está construyendo una base sólida para comprender la composición del vidrio, estructura y relaciones de propiedad en sistemas industrialmente relevantes. Informa sus resultados en una edición reciente de Opinión actual en ciencia del estado sólido y de los materiales .

"La idea de decodificar el genoma de vidrio es que adoptemos todos estos enfoques de modelado diferentes, desde la física básica hasta el modelado empírico y el aprendizaje automático, "Dijo Mauro." Al combinar todas estas herramientas juntas, podemos obtener los mejores modelos para todas las propiedades del vidrio que nos interesan. Entonces podemos utilizar este nuevo conocimiento para mejorar las composiciones actuales, así como entrar en nuevos espacios de composición ".

Un área que Mauro quiere fortalecer es la colaboración entre las comunidades de la química del vidrio y la física del vidrio. Ha hecho una carrera al combinar estas dos áreas y dijo que la interacción entre la química y la física será clave para comprender mejor el vidrio.

El concepto de modelos de aprendizaje basados ​​en máquinas para avanzar en la investigación de materiales, donde las computadoras avanzadas analizan aparentemente innumerables variables y combinaciones para buscar nuevas propiedades y usos, ha existido durante muchos años. Pero recientemente se ha convertido en una fuerza impulsora debido a la potencia informática en constante expansión.

Mauro dijo que los inventores tradicionalmente buscan adaptar el vidrio para cumplir con propiedades específicas. Por ejemplo, Gorilla Glass de Corning, que Mauro ayudó a diseñar, resistencia añadida a una fina capa de vidrio transparente. Sin embargo, el enfoque del genoma permitirá a los inventores pensar de manera diferente porque destacará la miríada de propiedades potenciales disponibles a través de las formulaciones de vidrio. Luego, las composiciones de vidrio se pueden diseñar en materiales únicos para cumplir con las estrictas demandas de aplicaciones futuras.

"Eso es muy diferente de simplemente intentar diseñar un vidrio que solo necesita un conjunto específico de propiedades, porque a menudo estas propiedades de destino cambiarán, "Dijo Mauro." Con el enfoque del genoma, no importa cómo cambie el objetivo, puede encontrar algo que cumpla con esos requisitos ".

Marcando una lista de áreas en las que el vidrio sigue siendo de vanguardia:generación y almacenamiento de energía, edificios más eficientes, componentes biomédicos, suministro y comunicación de fármacos nanomédicos, y tecnología de visualización de información:es fácil ver la importancia de comprender todas las propiedades potenciales del vidrio.

"Algunas personas tienen la noción de que el vidrio es un material anticuado porque se ha utilizado durante miles de años, "Dijo Mauro." Por ejemplo, damos por sentado las ventanas de vidrio, sin embargo, hay mucha química avanzada, Tecnología de física e ingeniería que se dedica a la fabricación de vidrio común para ventanas. Si queremos desarrollar la próxima generación de productos de vidrio, necesitamos desarrollar un conocimiento realmente profundo del vidrio ".