Οι επιστήμονες κάνουν το γυαλί ένα στερεό - με νέα θεωρία για το πώς μεταβαίνει από το υγρό

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια νέα θεωρία που θα μπορούσε να εξηγήσει πώς μεταβαίνει το γυαλί από ένα υγρό σε ένα στερεό, ένα φαινόμενο που έχει προβληματιστεί για τους επιστήμονες εδώ και αιώνες.

Η θεωρία, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters, υποδηλώνει ότι το Glass δεν υποβάλλεται σε μια μετάβαση φάσης, όπως θεωρήθηκε προηγουμένως, αλλά μάλλον ένας συνεχής μετασχηματισμός.

"Πιστεύουμε ότι το Glass είναι μια μοναδική κατάσταση ύλης που δεν ταιριάζει στις παραδοσιακές κατηγορίες στερεών, υγρών ή αερίων", δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Pablo Debenedetti, καθηγητής χημικών μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Princeton. "Η θεωρία μας παρέχει έναν νέο τρόπο κατανόησης του τρόπου με τον οποίο οι γυάλινες μορφές και οι συμπεριφορές."

Η παραδοσιακή άποψη του γυαλιού είναι ότι είναι ένα υγρό που έχει κρυώσει τόσο γρήγορα που δεν έχει χρόνο να κρυσταλλωθεί. Αυτή η θεωρία, γνωστή ως "κινητική θεωρία του σχηματισμού γυαλιού", έχει γίνει ευρέως αποδεκτή για πάνω από έναν αιώνα.

Ωστόσο, η κινητική θεωρία έχει κάποια προβλήματα. Για παράδειγμα, δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί μερικά υγρά, όπως το νερό, σχηματίζουν εύκολα κρυστάλλους, ενώ άλλοι, όπως το γυαλί, δεν το κάνουν. Επίσης, δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί οι ιδιότητες του γυαλιού εξαρτώνται από τον ρυθμό με τον οποίο ψύχεται.

Η νέα θεωρία, γνωστή ως "θερμοδυναμική θεωρία του σχηματισμού γυαλιού", υποδηλώνει ότι το γυαλί δεν υφίσταται μετάβαση φάσης επειδή δεν είναι θερμοδυναμικά σταθερή κατάσταση. Αντίθετα, το γυαλί είναι μια μεταστατική κατάσταση που είναι παγιδευμένη μεταξύ των υγρών και των κρυσταλλικών καταστάσεων.

"Η θεωρία μας υποδηλώνει ότι το γυαλί δεν είναι κατεψυγμένο υγρό, αλλά μάλλον μια μοναδική κατάσταση ύλης που χαρακτηρίζεται από την ανικανότητά της να κρυσταλλωθεί", δήλωσε ο Debenedetti. "Αυτή η νέα κατανόηση του γυαλιού θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέους τρόπους σχεδιασμού και ελέγχου των ιδιοτήτων του γυαλιού και άλλων άμορφων υλικών".

Η θερμοδυναμική θεωρία του σχηματισμού γυαλιού εξακολουθεί να βρίσκεται στα αρχικά της στάδια, αλλά έχει ήδη δημιουργήσει πολύ ενθουσιασμό στην επιστημονική κοινότητα. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η θεωρία θα οδηγήσει τελικά σε μια πλήρη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι γυάλινες μορφές και οι συμπεριφορές.