El vidrio es un material tan común que probablemente no pienses mucho en él. Puede que le sorprenda saber que los investigadores de hoy todavía no entienden cómo se forma el vidrio. Descubrir esto es importante para las industrias del vidrio y muchas otras aplicaciones sorprendentes de los vidrios.

Un enigma central en la física del vidrio es por qué un líquido formador de vidrio se vuelve tan viscoso antes de formar un vidrio. Se desconoce si este movimiento inusualmente lento en un líquido es principalmente atribuible a cambios en la estructura espacial. Un modelo físico que reproduzca cómo las formas del vidrio ayudaría a resolver este debate.

En un estudio publicado en Cartas de revisión física , Investigadores de la Universidad de Tokio han revelado un origen estructural de dinámica vítrea lenta. Su investigación tuvo como objetivo comprender cómo un líquido se vuelve más viscoso al enfriarse y puede formar un vidrio. Los investigadores encontraron la correlación entre la estructura y el movimiento de las partículas dentro de los líquidos formadores de vidrio simulados en el nivel de partículas individuales y conjuntos de partículas a mayor escala.

"Utilizamos el concepto de información mutua para comprender la interrelación entre la disposición local de partículas y la dinámica en los líquidos formadores de vidrio, "explica el autor principal del estudio Hua Tong, que ahora es profesor asistente en la Universidad Jiao Tong de Shanghai. "Nuestros resultados sugieren que la estructura espacial controla el movimiento cooperativo único de las partículas que se observa en los líquidos formadores de vidrio".

Los investigadores basaron sus simulaciones en un parámetro de orden estructural que cuantifica qué tan cerca se pueden agrupar las partículas. Las simulaciones se centraron en los movimientos de partículas atribuibles al estado original de las partículas, es decir., sobre la estructura espacial. Con el concepto de información mutua, las simulaciones mostraron que las partículas se organizan estructuralmente en conjuntos que se mueven más lentamente que el resto de las partículas, como se ve en un vidrio real.

"No encontramos una relación clara entre la energía potencial a nivel de partículas y el tiempo de relajación, "dice Hajime Tanaka, autor principal. "Esto sugiere que la dinámica vítrea lenta está fundamentalmente controlada por el orden estructural formado por interacciones entre partículas, incluidas las partes repulsivas y atractivas ".

Esta investigación de líquido a vidrio tiene muchas aplicaciones, incluido el vidrio de la ventana, fibras ópticas y pantallas táctiles inteligentes mejoradas. La viscosidad ultra alta de un material formador de vidrio es muy útil para deformarlo a una forma arbitraria. Al comprender qué controla la viscosidad de los líquidos formadores de vidrio, la procesabilidad de la forma se puede mejorar mucho.