Un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Tsukuba ha creado un nuevo modelo teórico para comprender la propagación de vibraciones a través de materiales desordenados. como el vidrio. Descubrieron que a medida que aumentaba el grado de desorden, las ondas sonoras viajaban cada vez menos como partículas balísticas, y en su lugar comenzó a difundirse de manera incoherente. Este trabajo puede dar lugar a nuevos vidrios resistentes al calor y a las roturas para teléfonos inteligentes y tabletas.

Comprender los posibles modos de vibración en un material es importante para controlar su óptica, térmico, y propiedades mecánicas. La propagación de vibraciones en forma de sonido de una sola frecuencia a través de materiales amorfos puede ocurrir de forma unificada, como si fuera una partícula. A los científicos les gusta llamar 'fonones' a estas cuasipartículas. Sin embargo, esta aproximación puede romperse si el material está demasiado desordenado, lo que limita nuestra capacidad para predecir la resistencia del vidrio en una amplia gama de circunstancias.

Ahora, un equipo de científicos liderado por la Universidad de Tsukuba ha desarrollado un nuevo marco teórico que explica las vibraciones observadas en el vidrio con mejor concordancia con los datos experimentales. Demuestran que pensar en las vibraciones como fonones individuales solo se justifica en el límite de las longitudes de onda largas. En escalas de menor longitud, El desorden conduce a una mayor dispersión y las ondas sonoras pierden coherencia. "A estas excitaciones las llamamos difusiones, 'porque representan la difusión incoherente de vibraciones, a diferencia del movimiento dirigido de fonones, "explica el autor, el profesor Tatsuya Mori. De hecho, las ecuaciones para bajas frecuencias comienzan a parecerse a las de la hidrodinámica, que describen el comportamiento de los fluidos. Los investigadores compararon las predicciones del modelo con los datos obtenidos del vidrio de cal sodada y demostraron que se ajustaban mejor en comparación con las ecuaciones aceptadas anteriormente.

"Nuestra investigación respalda la opinión de que este fenómeno no es exclusivo de los fonones acústicos, sino que representa un fenómeno general que puede ocurrir con otros tipos de excitaciones dentro de materiales desordenados, "coautores del profesor Alessio Zaccone, Universidad de Cambridge y el profesor Matteo Baggioli, Instituto de Fisica Teorica UAM-CSIC dice. El trabajo futuro puede implicar la utilización de los efectos del desorden para mejorar la durabilidad del vidrio para dispositivos inteligentes. El trabajo está publicado en La Revista de Física Química como "Física de fonón-polaritones en materiales amorfos" (DOI:10.1063 / 5.0033371).