Visuotinės stiklo liejimo teorijos pažanga

Tokijo universiteto mokslininkai kompiuterinėmis simuliacijomis modeliuoja elementinės kompozicijos poveikį stiklo lydinių gebėjimui formuotis, dėl kurio gali susidaryti kieti, laidūs akiniai. Paskola: Tokijo universiteto Pramonės mokslo institutas

Tokijo universiteto Pramonės mokslo instituto mokslininkai, naudodami molekulinės dinamikos skaičiavimus, modeliavo stiklo pluošto gebėjimą formuoti metalo lydinius. Jie rodo, kad net ir nedideli kompozicijos pokyčiai gali stipriai paveikti kristalinę-stiklinę medžiagos būseną užšaldžius. Šis darbas galėtų sukelti universalią stiklo liejimo teoriją: pigesnį, patvaresnį, laidų stiklą.

Jei turite svečių, kurie ateina vakarieniauti, galite stalą padengti brangiais „krištoliniais“ akiniais. Tačiau mokslininkams kristalas ir stiklas iš tikrųjų yra dvi labai skirtingos būsenos, kurias skystis gali prisiimti užšalęs. Krištolas turi apibrėžtą trimatę gardelių struktūrą, kuri kartojasi neribotą laiką, o stiklas yra amorfinė kieta medžiaga, kurios nuotoliniu būdu negalima reguliuoti. Dabartinės stiklo susidarymo teorijos negali tiksliai numatyti, kurie metalo lydiniai bus „įstiklinti“, kad susidarytų stiklas, o kurie – kristalizuosis. Geresnis, visapusiškas stiklo liejimo supratimas bus labai naudinga kuriant naujus mechaniškai standžių, elektrai laidžių medžiagų receptus.

Tokijo universiteto mokslininkai stiklo formavimo procesui tirti naudojo trijų prototipinių metalinių sistemų kompiuterines simuliacijas. „Mes nustatėme, kad gebėjimą sukurti daugiasisteminį kristalą, skirtingai nei stiklą, gali pakenkti nedideli kompozicijos pokyčiai“, – sako pirmasis autorius Yuan-Chao Hun.

Paprasčiau tariant, stiklo liejimas yra medžiagos, išvengiančios kristalizacijos šaldant, rezultatas. Tai užfiksuoja atomus „užšalusioje“ būsenoje, kol jie nesutvarkomi į energijos mažinimo modelį. Modeliavimas parodė, kad kritinis veiksnys nustatant kristalizacijos greitį buvo skystųjų kristalų sąsajos energija.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad elementinės sudėties pokyčiai gali sukelti vietinius atominius susitarimus, kurie sutrikdo kristalizacijos procesą dėl nesuderinamų su įprastu krištolo arkliu. Ypač šios struktūros gali užkirsti kelią mažiems kristalams veikti kaip „sėklos“, reguliuojančios branduolio regionų augimą. Priešingai nei buvo paaiškinta anksčiau, mokslininkai nustatė, kad skysčio cheminio potencialo skirtumas: kristalų fazės turėjo tik nedidelį poveikį stiklo susidarymui.

„Šis darbas yra reikšmingas žingsnis į priekį, norint suprasti pagrindinį fizinį stiklinimo mechanizmą“, – sako vyresnysis autorius Hajime Tanaka. “Šio projekto rezultatai taip pat galėtų padėti stiklo gamintojams kurti naujas daugiakomponentes sistemas, kurios pasižymi tam tikromis pageidaujamomis savybėmis, tokiomis kaip patvarumas, ilgaamžiškumas ir laidumas elektrai”.

Nuoroda. „Fizinė stiklo kilmė iš daugiakomponentinių sistemų“, 2020 m. Gruodžio 11 d. Mokslo pažanga,
(Science Adv. 2020; 6: eabd2928)

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.