Los investigadores de UO han descubierto que las moléculas en los materiales de vidrio se comportan como partículas en la arena y las rocas cuando se juntan. un mecanismo que podría impulsar las exploraciones de materia condensada y sistemas complejos.

El trabajo muestra que los materiales vidriosos cambian su estructura organizativa para comportarse como arena cuando están atascados, o comprimido hasta el punto de cambiar de líquido a rígido. El descubrimiento amplía la comprensión del movimiento térmico y los estados vibratorios que se producen cuando los materiales se atascan.

El descubrimiento fue detallado en un estudio publicado en la revista. Cartas de revisión física que examina lo que sucede cuando los materiales de vidrio se comprimen o enfrían rápidamente. En el mundo macro, ese tipo de atasco se ve en la forma en que el grano se mueve a través de una tolva o la arena en un reloj de arena.

La similitud recién encontrada es importante para los investigadores en los campos de la materia condensada y los sistemas complejos, y abre nuevas formas de explorar materiales vítreos a través de la física computacional, dijo Francesco Arceri, autor principal del estudio y candidato a doctorado en el laboratorio del Departamento de Física del coautor Eric Corwin.

"Nuestro modelo mostró que la forma en que los vidrios responden a las solicitudes mecánicas es la misma que para los materiales granulares, "Arceri dijo." La respuesta mecánica de un material se relaciona con la forma en que el calor se transfiere a través de él, por lo tanto, este trabajo permite comprender mejor por qué las propiedades térmicas y mecánicas de los vidrios son tan diferentes de las de otros sólidos. como cristales ".

Los investigadores del laboratorio de Corwin desarrollan algoritmos para modelar esferas duras y blandas en supercomputadoras para estudiar las estructuras de los materiales por sus firmas geométricas de interferencia. donde al inicio de la rigidez todas las partículas tienen el mismo número de contactos.

Corwin es parte de un equipo internacional que estudia la transición de líquido a vidrio a medida que cambia la temperatura y la presión en el marco de la iniciativa "Rompiendo el problema del vidrio" de la Fundación Simons que comenzó en 2016. Un premio a la carrera de la Fundación Nacional de Ciencias otorgado a Corwin también apoyó la investigación.

El vidrio en su forma sólida es un conjunto de coloides, partículas diminutas bajo una presión muy fuerte. Que las partículas sólidas de vidrio se parezcan tanto al material granular, Arceri dijo, "Es notable ya que los coloides se atascan cuando están muy comprimidos en el límite de la presión infinita, mientras que los granos se atascan cuando la presión es cero y las partículas no se superponen".

"Esta conexión abre nuevas posibilidades de comparación que antes no estaban disponibles, "escribió C. Patrick Royall de la Universidad de Bristol en el Reino Unido, en un comentario en la revista Physics sobre la importancia del artículo.

Los investigadores de la UO, Royall señaló, aprovechó un vacío legal sobre la interferencia mirándolo desde abajo en lugar de centrarse en el inicio de una transición de interferencia. El equipo de UO encontró el mismo comportamiento en ambos puntos del proceso.

"Arceri y Corwin pudieron enfriar de manera efectiva esferas duras en sus simulaciones a una temperatura casi cero y tratarlas como un material granular, con interacciones efectivas cuando las partículas no se tocaban entre sí, "Royall escribió." El sistema era mecánicamente estable empaquetando fracciones menos que atascando, al igual que la transición vítrea, era posible abordar la interferencia desde abajo ".