خدمات سایت


متن کامل خبر

دانشمندان یک گام به حل مسئله عجیب فیزیک شیشه نزدیک شدند

آرشیو
شیشه ماده‌ی رایج و متداولی است؛ اما رازهای حل‌نشده‌ی زیادی درباره‌ی آن وجود دارد؛ معمایی فیزیکی که از هزاران سال پیش ذهن انسان را مشغول کرده است.
1398/02/21 03:51:16 ب.ظ

شیشه ماده‌ی جامد معمولی و حتی مایع نیست؛ بلکه فاز آن بین مایع و جامد است؛ فاز پیوندی عجیبی که به «جامد بی‌نظم» معروف است. شیشه استحکام لازم را دارد؛ اما در سطح اتمی رفتار آن بیشتر شبیه مایعات است. حالا به‌لطف الگوریتمی که می‌تواند خواص مستقل از دمای شیشه را پیش‌گویی کند، می‌توان جزئیات زیر سطح شیشه را درک کرد. بدین‌ترتیب، یک گام به پیش‌بینی رفتار شیشه در دماهای مختلف نزدیک شدیم و این کشف مقدمه‌ای برای کشف انواع جدید مواد و درک ماهیت عجیب شیشه خواهد شد. سینان کتن، دانشمند مواد از دانشگاه نورث‌وسترن می‌گوید:

    شیشه ظاهر ساده‌ای دارد؛ اما ماده‌ی بسیاری عجیبی است. شیشه بی‌نظم است و ساختار متوازنی ندارد و مرتب به‌دلیل حرکت کُند مولکول‌ها در حال تکامل و تغییر است.

به‌دلیل جابه‌جایی در سطح مولکولی، شیشه هرگز به‌شکل ایده‌آل جامد نمی‌رسد. اتم‌های حالت جامد به‌صورت منظم درکنارهم قرار می‌گیرند و از ساختار کریستالی پیش‌بینی‌پذیر برخوردار هستند. ازنظر تئوری، شیشه در بازه‌ی زمانی کافی می‌تواند به وضعیت ایده‌آل توازن برسد؛ ولی به‌دلیل فرایندهای کُند اتمی، این زمان بسیار طولانی خواهد بود و حتی ممکن است بیش از چند قرن باشد.

مشکل دیگر، دما است. شیشه‌ها، ازجمله شیشه‌های سیلیکایی و انواع دیگر مواد بی‌نظم شیشه‌ای مثل پلیمرها، دربرابر تغییر دما حساس هستند؛ به‌همین‌دلیل درک وضعیت ایده‌آل آن‌ها دشوار می‌شود. گرما عامل اصلی فرایندی موسوم به گذار شیشه است. گذار شیشه به فرایند گذار تدریجی و بازگشت‌پذیر مواد بی‌نظم گفته می‌شود که با افزایش دما از حالت نسبتا شیشه‌ای به حالت لاستیکی تغییر پیدا می‌کنند. بااین‌حال، عاملی دیگر شیشه را از سایر مواد متمایز می‌کند. ونجی زیا، از دانشگاه داکوتای شمالی می‌گوید:

    به‌دلیل ماهیت بی‌نظم و بی‌شکل شیشه، ویژگی‌های آن با دما تغییر می‌کنند و بدین‌ترتیب پیش‌بینی رفتار فیزیکی آن بسیار دشوار می‌شود؛ اما حالا راه جدیدی برای این مشکل پیدا کرده‌ایم.

یکی از مشکلات علم مواد، ابداع روش‌هایی برای شبیه‌سازی انواع مواد شیشه‌ای است که رفتار آن‌ها با گرما تغییر می‌کند. به‌دلیل پیچیدگی مولکولی و ساختار متغیر و بی‌نظم شیشه، انجام چنین آزمایش‌هایی بسیار زمان‌بر است.
شیشه به‌دلیل ساختار فیزیکی نامنظم به حالت ایده‌آل جامد نمیرسد

باوجوداین، پژوهشگران با الگوریتم جدیدی که از مدل‌سازی CG (درشت بافت) استفاده می‌کند، می‌توانند سرعت فرایند را هزار برابر افزایش دهند. در الگوریتم رینرمالیزاسیون، به‌جای محاسبه‌ی موقعیت و نوارهای مولکولی هر اتم مستقل، تنها خوشه‌های اتمی محاسبه می‌شوند و چشم‌انداز وسیع‌تری از انتروپی و انتالپی تأثیرگذار بر سامانه به‌دست می‌آید.

پژوهشگران این روش را با سه نوع متفاوت از پلیمرهای شیشه‌ای، یعنی پلی‌بوتادین و پلی‌استرین و پلی‌کربنات انجام دادند. براساس نتایج، شبیه‌سازی‌های CG دقیقا متناظر با رفتار این مواد در دنیای واقعی بودند. کتن می‌گوید:

     همیشه توصیف رفتار فیزیکی شیشه یکی از بزرگ‌ترین مشکلات دانشمندان بوده است. حالا با کشف این الگوریتم به درک رفتار و حل راز شیشه نزدیک‌تر شده‌ایم.
منبع : زومیت
به این خبر امتیاز بدهید :
برچسب های خبر:
کلمات کلیدی :
  • فیزیک,
  • شیشه,
  • ساختار شیشه,
هیچ نظری برای این خبر ثبت نشده است! اولین نفری باشید که نظری را ارسال می کند!
Captcha




فضانوردان ناسا در راه زمین؛ کپسول کرو دراگون از ایستگاه فضایی بین‌المللی جدا شد image فضانوردان ناسا در راه زمین؛ کپسول کرو دراگون از ایستگاه فضایی بین‌المللی جدا شد 1399/05/12

فضانوردان ناسا، «باب بهنکن» و «داگ هارلی» با موفقیت از ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) جدا شدند که اولین مرحله مهم آن‌ها برای بازگشت به زمین محسوب می‌شود.

امتیاز:
تعداد بازدید: 117

ساخت پوست رباتیک با قابلیت تشخیص لمس؛ هزار بار سریع‌تر از انسان image ساخت پوست رباتیک با قابلیت تشخیص لمس؛ هزار بار سریع‌تر از انسان 1399/05/07

محققین دانشگاه ملی سنگاپور پوست رباتیکی طراحی کرده‌اند که می‌تواند سطوح را حدود هزار برابر سریعتر از انسان لمس و احساس کند. این پوست مجهز به چیپ تحقیقاتی نورومورفیک اینتل و دوربین‌هایی ویژه است.

امتیاز:
تعداد بازدید: 235

هراس از موج دوم کرونا در چین؛ ثبت بالاترین آمار ابتلای روزانه در سه ماه اخیر image هراس از موج دوم کرونا در چین؛ ثبت بالاترین آمار ابتلای روزانه در سه ماه اخیر 1399/05/06

ویروس کرونا همچنان در سراسر جهان در حال قربانی گرفتن است و روزانه افراد زیادی به این ویروس مرگبار مبتلا می‌شوند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 162

روسیه و چین تا آخر پاییز تولید انبوه واکسن کرونا را شروع خواهند کرد image روسیه و چین تا آخر پاییز تولید انبوه واکسن کرونا را شروع خواهند کرد 1399/05/04

به نظر می‌رسد تا پایان سال جاری میلادی واکسن کرونا وارد خط تولید شود. در کنار واکسن آکسفورد که اخیرا قیمت و تاریخ تولید انبوه آن مشخص شده، روسیه نیز از تولید واکسن خود تا پیش از پایان ۲۰۲۰ خبر داده و ...

امتیاز:
تعداد بازدید: 168

چند درصد احتمال دارد «سیارک سوم مرداد» به زمین برخورد کند؟ image چند درصد احتمال دارد «سیارک سوم مرداد» به زمین برخورد کند؟ 1399/04/30

:روز قبل رسانه ها به نقل از سایت ناسا خبر برخورد سیارکی به زمین در روز سوم مرداد را منتشر کردند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 200

کشف سیاه‌ترین موجودات اقیانوس؛ ۱۶ ماهی که ۹۹.۵ درصد نور را جذب می‌کنند image کشف سیاه‌ترین موجودات اقیانوس؛ ۱۶ ماهی که ۹۹.۵ درصد نور را جذب می‌کنند 1399/04/29

محققین موفق شدند در عمق ۱۸۲ متری از سطح اقیانوس، یکی از سیاه‌ترین موجودات زنده در سراسر جهان را پیدا کنند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 205

آیا پختن غذا با مایکروویو مضر است؟  image آیا پختن غذا با مایکروویو مضر است؟ 1399/04/28

پرتوهای مایکروویو هیچ ضرری ندارند؛ اما داغ شدن پلاستیک داخل مایکروویو می‌تواند به تجزیه‌ی مواد پلاستیکی و حل شدن آن‌ها در غذا بینجامد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 206

۴۰ درصد مبتلایان به کرونا هیچ علائمی از بیماری ندارند! image ۴۰ درصد مبتلایان به کرونا هیچ علائمی از بیماری ندارند! 1399/04/24

بر اساس تخمین جدید و نگران کننده مرکز کنترل و پیشگیری بیماری‌های آمریکا (CDC)، تا میزان ۴۰ درصد مبتلایان به کرونا هیچ نشانه‌ای از این بیماری مرگبار دستگاه تنفسی ندارند!

امتیاز:
تعداد بازدید: 264