Un cristal de ventana o un vaso pueden romperse con bastante facilidad, pero el vidrio sólido es en realidad mucho más rígido y fuerte de lo que técnicamente debería ser, si consideramos su composición molecular.
Ahora, los científicos se han acercado a revelar la fuente de esta fuerza secreta.
Usando un modelo de computadora recientemente diseñado para descubrir cómo las partículas atómicas en el vidrio podrían mantenerlo unidas, a pesar de carecer de una estructura ordenada convencionalmente, un nuevo estudio observa que estas partículas pueden colocar una columna vertebral portadora de fuerza antes de que el vidrio se enfríe completamente desde estado inestable y viscoso.
Los cálculos mostraron que el esqueleto de partículas que soportan la tensión dentro del vidrio viscoso alcanzó con éxito el umbral de percolación, el punto en el que esta red de partículas es lo suficientemente densa para soportar el material y mantenerlo fuerte.
“Esta simulación mostró que lo mismo ocurre con el vidrio incluso antes de que se haya enfriado por completo”.
Glass es parte de un grupo de sólidos amorfos que carecen del orden normal de largo alcance y el patrón de red en sus átomos y moléculas que se encuentra en los cristales, a pesar de ser tan fuertes en forma enfriada.
En cambio, una pequeña proporción de las partículas en general se somete a la tensión, en medio del caos y el desorden general, desde una perspectiva microscópica. Sin embargo, esas partículas portadoras de fuerza deben extenderse o filtrarse lo suficiente a través del material primero, y este estudio destaca cómo se produce esa filtración a medida que el material se somete.
Las partículas en esta red crítica deben estar conectadas por al menos dos enlaces fuertes, explican los científicos, momento en el que se puede formar una red que une todo el sistema, incluso si la mayor parte de la disposición molecular está desordenada.
El vidrio es uno de los materiales más fascinantes para los científicos, sobre todo porque cambia mucho dependiendo de si se calienta o enfría. Incluso podría representar un nuevo estado de la materia a temperaturas muy bajas.
Los estudios incluso han demostrado que el vidrio aparentemente desafía las leyes de la termodinámica, confundiendo las predicciones científicas sobre cómo debería comportarse bajo ciertas condiciones. Todos estos hallazgos hacen que el estudio del vidrio no solo se refiera al vidrio en sí, sino a todo lo que entendemos que es cierto en física.
Desarrollar vidrio más resistente, rígido y duradero es útil en todo tipo de productos, desde utensilios de cocina hasta teléfonos inteligentes, y los investigadores esperan que sus hallazgos conduzcan a nuevas innovaciones prácticas para este material, así como a pruebas de laboratorio más detalladas.
La investigación ha sido publicada en Nature.