A tudósok egy 20 millió éves borostyángolyó tanulmányozásával egyszer s mindenkorra bebizonyították, hogy az üveg nem folyik.

Néhányan azt állítják, hogy a régi templomok ólomüveg ablakai alul vastagabbak, mint felül, mert az üveg lassan folyik, mint egy folyadék. Már jó ideje tudjuk, hogy ez nem igaz; ezek az ablakok a gyártási folyamatnak köszönhetően alul vastagabbak. A középkorban egy csomó olvadt üveget hengereltek, kitágítottak és ellapítottak, majd koronggá pörgették és üveglapokra vágták. Ezek a lapok a széleiken vastagabbak voltak, és úgy szerelték be őket, hogy a nehezebb oldaluk alul volt.

Az a mítosz azonban, hogy az üveg folyik, az idők során fennmaradt. Ennek részben az az oka, hogy az üveg egy túlhűtött, viszkózus anyag, amelyet üvegesítettek – a fizikai tulajdonságokban bekövetkezett masszív változás, amelyben elkerülték az elsőrendű fázisátalakulást (ellentétben a szokásos szilárd/folyékony/gáz halmazállapot-átmenetekkel).

Amint egy folyadék lehűl, kristályosodik, ami növeli a viszkozitását (az áramlási ellenállás mértékét). Az üveg azonban, amikor lehűl, megreked a szilárd halmazállapotban, ahol nincs kristályosodás. Lényegében a túlhűtött folyadék viszkozitása addig emelkedik, amíg amorf szilárd anyaggá vagy üveggé nem válik.

Robert Brill kutató tudós bővebben kifejti:

A folyadékokhoz hasonlóan az üveget alkotó atomok sem szabályos rendben helyezkednek el – és itt jön létre az analógia. A folyadékok azért áramlanak, mert nincsenek erős erők, amelyek összetartják a molekuláikat. Molekuláik szabadon mozoghatnak egymás mellett, így a folyadékokat lehet önteni, fröcskölni és kiönteni. A hagyományos folyadékok molekuláival ellentétben azonban a poharak atomjait erős kémiai kötések tartják össze. Olyan, mintha az üveg egyetlen óriási molekula lenne. Ez teszi az üvegeket merevvé, így szobahőmérsékleten nem tudnak folyni. Így az analógia a folyékonyság és az áramlás esetében megbukik.

Az üveg tehát ebben a furcsa állapotában, hogy se nem szilárd, se nem folyékony, egyesek azt feltételezik, hogy potenciálisan még mindig folyékony állapotban van.

Azért, hogy végre véget vessenek ennek az elképzelésnek, Jing Zhao, Sindee Simon és Gregory McKenna egy 20 millió éves, tartósított borostyándarabot elemeztek. Azért használtak borostyánt – egy szerves polimert -, mert az üveg dinamikája megmarad, függetlenül attól, hogy szerves vagy szervetlen. A fosszilis borostyán emellett lehetőséget nyújt a tudósok számára, hogy üvegképző anyagokat tanulmányozhassanak jóval a tipikus üvegesedési átmeneti hőmérséklet alatt; extrém korát tekintve ez egy ultra-stabil üvegforma.

Hitel: Texas Tech University.

A csapat egy sor kalorimetriai és feszültségrelaxációs kísérletet végzett a dominikai borostyánon. Megmérték a relaxációs idejét (a molekulák közötti átrendeződéseket) különböző hőmérsékleteken, többek között a fiktív hőmérséklete felett. A csapat megfigyelte, hogy a borostyán relaxációs ideje nem tért el – ami azt jelenti, hogy nem lehetett egyfajta folyadék.

“Ez az eredmény megkérdőjelezi az üvegesedési viselkedés összes klasszikus elméletét” – jegyezte meg McKenna egy nyilatkozaton keresztül.

A teljes tanulmányt a Nature Communications oldalon olvashatja: “Using 20-million-year-year-old amber to test the super-Arrhenius behaviour of glass-forming systems.”

Top image: Vlagyimir Szazonov/.