Prin studierea unui glob de chihlimbar vechi de 20 de milioane de ani, oamenii de știință au dovedit o dată pentru totdeauna că sticla nu curge.
Acest browser nu suportă elementul video.
Cei care susțin că vitraliile din bisericile vechi sunt mai groase în partea de jos decât în partea de sus pentru că sticla curge încet ca un lichid. Știm de ceva timp că acest lucru nu este adevărat; aceste vitralii sunt mai groase în partea de jos datorită procesului de producție. În perioada medievală, o bucată de sticlă topită era rulată, expandată și aplatizată înainte de a fi transformată într-un disc și tăiată în geamuri. Aceste foi erau mai groase în jurul marginilor și erau instalate astfel încât partea mai grea să fie în partea de jos.
Dar mitul că sticla curge a persistat de-a lungul timpului. O parte a motivului este că sticla este o substanță vâscoasă supraîncălzită care a fost vitrificată – o schimbare masivă a proprietăților fizice în care a fost evitată o tranziție de fază de ordinul întâi (spre deosebire de tranzițiile standard de stare a materiei solid/lichid/gaz).
Publicitate
Pe măsură ce un lichid se răcește, se cristalizează, ceea ce îi crește vâscozitatea (o măsură a rezistenței sale la curgere). Dar când sticla se răcește, rămâne blocată într-o stare asemănătoare cu cea solidă, fără cristalizare. În esență, vâscozitatea lichidului supraîncălzit crește până când acesta devine un solid amorf sau sticlă.
Cercetătorul Robert Brill explică mai multe:
Ca și în cazul lichidelor, atomii care alcătuiesc o sticlă nu sunt aranjați într-o ordine regulată – și de aici apare analogia. Lichidele curg pentru că nu există forțe puternice care să țină moleculele lor împreună. Moleculele lor se pot mișca liber unele pe lângă altele, astfel încât lichidele pot fi turnate, stropite și vărsate. Dar, spre deosebire de moleculele din lichidele convenționale, atomii din pahare sunt toți ținuți strâns laolaltă de legături chimice puternice. Este ca și cum sticla ar fi o moleculă uriașă. Acest lucru face ca paharele să fie rigide, astfel încât nu pot curge la temperatura camerei. Astfel, analogia eșuează în cazul fluidității și al curgerii.
Publicitate
Așa că sticla, în această stare ciudată de a nu fi nici solidă, nici lichidă, i-a determinat pe unii să presupună că este încă potențial într-o stare de curgere.
Pentru a pune în sfârșit capăt acestei idei, Jing Zhao, Sindee Simon și Gregory McKenna au analizat o bucată de chihlimbar conservat, veche de 20 de milioane de ani. Ei au folosit chihlimbarul – un polimer organic – deoarece dinamica sticlei persistă indiferent dacă este organică sau anorganică. De asemenea, chihlimbarul fosil oferă oamenilor de știință oportunitatea de a studia materialele formatoare de sticlă cu mult sub temperaturile tipice de tranziție vitroasă; având în vedere vârsta sa extremă, este o formă ultra-stabilă de sticlă.
Publicitate
Credit: Texas Tech University.
Echipa a efectuat o serie de experimente calorimetrice și de relaxare a tensiunii pe chihlimbarul dominican. Ei au măsurat timpii săi de relaxare (rearanjamente intermoleculare) la diferite temperaturi, inclusiv peste temperatura sa fictivă. Echipa a observat că timpii de relaxare ai chihlimbarului nu divergeau – ceea ce înseamnă că nu este posibil ca acesta să fie un fel de fluid.
Publicitate
„Acest rezultat contestă toate teoriile clasice ale comportamentului de tranziție vitroasă”, a remarcat McKenna prin intermediul unui comunicat.
Citește întregul studiu la Nature Communications: „Using 20-million-year-old amber to test the super-Arrhenius behaviour of glass-forming systems.”
Publicitate
Imaginea de sus: Vladimir Sazonov/.
Publicitate
.