Studiem 20 milionů let staré koule jantaru vědci jednou provždy dokázali, že sklo neteče.

Někteří lidé tvrdí, že vitráže ve starých kostelech jsou dole silnější než nahoře, protože sklo teče pomalu jako tekutina. Již delší dobu víme, že to není pravda; tato okna jsou ve spodní části silnější díky výrobnímu procesu. Ještě ve středověku se hrouda roztaveného skla válcovala, rozpínala a zplošťovala, než se roztočila do kotouče a rozřezala na skla. Tyto tabule byly na okrajích silnější a instalovaly se tak, že těžší strana byla dole.

Mýtus, že sklo teče, však přetrval v průběhu času. Částečně proto, že sklo je přechlazená viskózní látka, která byla sklovitá – masivní změna fyzikálních vlastností, při níž se zabránilo fázovému přechodu prvního řádu (na rozdíl od standardních přechodů mezi pevným/kapalným/plynným skupenstvím hmoty).

Při ochlazování kapaliny dochází k její krystalizaci, což zvyšuje její viskozitu (míru odporu proti toku). Když se však sklo ochlazuje, zůstává zaseknuté v pevném stavu bez krystalizace. V podstatě viskozita přechlazené kapaliny roste, dokud se z ní nestane amorfní pevná látka nebo sklo.

Vědec Robert Brill vysvětluje více:

Stejně jako v případě kapalin nejsou atomy tvořící sklo uspořádány v žádném pravidelném pořadí – a právě zde vzniká analogie. Kapaliny tečou, protože jejich molekuly nedrží pohromadě žádné silné síly. Jejich molekuly se mohou volně pohybovat jedna kolem druhé, takže kapaliny lze nalévat, rozstřikovat a rozlévat. Ale na rozdíl od molekul v běžných kapalinách jsou všechny atomy ve sklech pevně spojeny silnými chemickými vazbami. Je to, jako by sklo bylo jednou obrovskou molekulou. Díky tomu jsou skla tuhá, takže při pokojových teplotách nemohou téct. Analogie tedy v případě tekutosti a toku selhává.

Takže sklo v tomto funčním stavu, kdy není ani pevnou látkou, ani kapalinou, vedlo některé k domněnce, že je stále potenciálně ve stavu toku.

Aby této myšlence konečně učinili přítrž, Jing Zhao, Sindee Simon a Gregory McKenna analyzovali 20 milionů let starý kus zachovalého jantaru. Použili jantar – organický polymer – protože dynamika skla přetrvává bez ohledu na to, zda je organické nebo anorganické. Fosilní jantar také vědcům nabízí možnost studovat sklotvorné materiály hluboko pod typickými teplotami skelného přechodu; vzhledem k jeho extrémnímu stáří jde o ultrastabilní formu skla.

Kredit: Texas Tech University.

Tým provedl na dominikánském jantaru řadu kalorimetrických a napěťově relaxačních experimentů. Měřili jeho relaxační časy (mezimolekulární přeskupení) při různých teplotách, a to i nad jeho fiktivní teplotou. Tým pozoroval, že relaxační časy jantaru se nerozcházely – což znamená, že se nemohlo jednat o druh tekutiny.

„Tento výsledek zpochybňuje všechny klasické teorie chování při skelném přechodu,“ poznamenal McKenna prostřednictvím prohlášení.

Přečtěte si celou studii na stránkách Nature Communications: „Using 20-million-old amber to test the super-Arrhenius behaviour of glass-forming systems.“

Horní obrázek: Vladimir Sazonov/.

.