Una característica distintiva de los materiales desordenados es la presencia de comportamientos dinámicos intrincados, conocidos como procesos de relajación, que abarcan desde vibraciones atómicas en la escala de tiempo de picosegundos hasta procesos de envejecimiento y densificación que pueden extenderse a lo largo de miles de años. Estos procesos de relajación desempeñan un papel fundamental en la configuración de las diversas propiedades de los materiales vítreos.

Investigaciones recientes en el campo de la ciencia del vidrio han sacado a la luz una variedad de fenómenos dinámicos específicos dentro de los materiales vítreos, lo que ha llevado a los investigadores a buscar un principio unificador que pueda dilucidar estos procesos en un amplio espectro de materiales.

Hai-Bin Yu de la Universidad Huazhong de China y Konrad Samwer de la Universidad de Gottingen reconocieron la ausencia de un marco teórico integral para comprender la disipación por relajación en sistemas desordenados. Su investigación se publica en la revista National Science Review. .

A la altura del desafío, propusieron una perspectiva novedosa para abordar este problema. Mientras que los estudios anteriores normalmente profundizaban en la dinámica de relajación de partículas individuales dentro de materiales vítreos, Yu y Samwer optaron por ver el sistema como un todo, centrándose en los patrones generales de las estructuras inherentes.

Este novedoso enfoque arroja luz sobre los complejos desafíos en este campo. Al adoptar este concepto, introdujeron un parámetro de orden global, denominado desplazamiento mínimo de la estructura inherente (IS D_min ), para medir la variabilidad de las configuraciones utilizando una metodología de coincidencia de patrones.

Al realizar simulaciones atómicas en siete modelos de líquidos formadores de vidrio, pudieron unificar los impactos de la temperatura, la presión y el tiempo de perturbación en la disipación por relajación a través de una ley de escala que vincula el factor de amortiguación mecánica con IS D_min . Aclararon que esta ley de escala es un reflejo de la curvatura del paisaje energético potencial local.

En consecuencia, identificaron con éxito una base universal para la relajación vítrea, proponiendo que la variabilidad de las configuraciones, cuantificada por IS D_min determina de forma única la amortiguación por relajación.

Este trabajo no solo presenta un enfoque innovador para estudiar sistemas desordenados, sino que también sirve como inspiración, mostrando el potencial de las técnicas avanzadas de comparación de patrones como potentes herramientas para analizar sistemas complejos.