Ултра-стабилното стакло ја чува „внатрешната бучава“ на атомите

Стаклото изгледа како секојдневен материјал, но за физиката и понатаму е сложена загатка. За разлика од кристалите, каде атомите се уредени во правилна решетка, кај стаклото структурата е неуредена. Токму таа неуреденост создава необични својства, особено на многу ниски температури.

Ново истражување предводено од Универзитетот во Тренто, во соработка со Европскиот синхротрон во Гренобл и други европски центри, се фокусира на т.н. ултра-стабилни стакла. Овие материјали не се добиваат со брзо ладење на стопена течност, туку со таложење молекула по молекула од пареа на прецизно контролирана температура. Резултатот е погусто и термички постабилно стакло, блиско до идеализираната форма на овој материјал.

Клучното прашање било дали подобрената термичка стабилност значи и промена на основните атомски вибрации. Тимот користел напредна рендгенска спектроскопија со исклучително висока енергетска резолуција за да ги следи вибрациите на многу ниски фреквенции. Ова овозможило многу попрецизен увид во микроскопската динамика отколку претходните техники.

Резултатите покажуваат интересна слика: вибрациите на средни фреквенции значително се намалуваат кога стаклото станува ултра-стабилно, но најнискофреквентните вибрации остануваат речиси исти како кај обичното стакло. Тоа сугерира дека дел од вибрационите режими се вродена карактеристика на стаклестата состојба, а не само последица на локални дефекти.

Овој наод е важен за основната физика на неуредени материјали, но има и практичка тежина. Во електрониката, подоброто разбирање на вибрациите може да помогне во термичката стабилност и трајноста на тенки филмови што се користат, меѓу другото, во OLED екрани. Во фармацијата, каде активни супстанции често се вградуваат во стаклести органски матрици, контролата на структурното стареење може да влијае на сигурноста на ослободување на лекот со текот на времето.

Студијата е објавена во списанието Physical Review X и отвора нова фаза во разбирањето на тоа како „неуреденото срце“ на стаклото ги диктира неговите својства.