Американські вчені створили першу комп’ютерну модель "ідеального скла" — теоретичного матеріалу, який шукають фізики ще з середини XX століття. Модель допомагає пояснити, як матеріали без упорядкованої структури можуть залишатися міцними та стабільними.
Про це пише видання Interesting Engineering.
Дослідження провів фізик Ерік Корвін із Університету Орегону, США. За допомогою складного комп’ютерного моделювання його команда змогла розташувати молекули максимально щільно і стабільно, при цьому залишивши матеріал аморфним, тобто без звичного для кристалів порядку. Скло вважається незвичайним, бо воно твердне, хоча молекули в ньому розташовані хаотично.
«Якщо подивитися на скло на молекулярному рівні, молекули розташовані аморфно, вони ніби випадково щільно притиснуті одна до одної, але структури немає», — пояснив Корвін.
Ідея «ідеального скла» була запропонована у 1948 році хіміком з Прінстона Вальтером Каузманом. Він припустив, що охолодження скла до достатньо низької температури може створити стабільну аморфну структуру, де молекули максимально щільно упаковані.
Природа такого скла не створювала, тож команда Корвіна змоделювала його самостійно.
Дослідники почали з двовимірної системи, де молекули зображали як круглі диски. Вони використали принцип структури кристалів, де кожен диск оточений шістьма сусідами, але прибрали повторюваний кристалічний порядок, залишивши щільне упакування.
Результат — повністю аморфна структура, яка за механічними властивостями поводиться як кристал. Моделювання показало, що матеріал стійкий до тиску, вигину та плавлення, хоча молекули не утворюють впорядкованої структури. «Наша структура механічно поводиться точно як кристал, хоча вона повністю аморфна», — зазначив Корвін.
Розуміння цього стану допоможе вивчати процес переходу рідин у тверде скло та може прискорити розробку нових матеріалів, зокрема металевих скел, які поєднують міцність металів із гнучкістю аморфних структур.
Корвін додав, що глибше розуміння переходу в скло дозволить створювати сплави, які можна охолоджувати повільніше, що полегшить виробництво деталей для автомобілів чи літаків. Наступним кроком дослідників стане моделювання ідеального скла у тривимірних системах.
Читайте також:
- Підгледіли в морі. У Канаді створили «незламне» перламутрове скло
- Австралійські інженери створили унікальне скло, що не б'ється. Чекаємо на нові екрани в айфонах?
- Важко повірити, але. Поліетиленова упаковка може бути екологічнішою за папір, скло та метал — дослідження
