خدمات سایت
گروه های خبری


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


اخبار مرتبط:

OMODA & JAECOO از اولین ربات بیونیک و Gait-walking جهان رونمایی می‌کند image OMODA & JAECOO از اولین ربات بیونیک و Gait-walking جهان رونمایی می‌کند 1403/02/01

در ۲۵ آوریل و همزمان با نمایشگاه بین المللی خودرو پکن، از سبک جدیدی از هارمونی نوآوری در خانواده سریNew Energy رونمایی خواهد شد، محصولی که می تواند نُت جدیدی در سمفونی "محصول جدید + فن آوری نو+ اکوسیستم پویا" باشد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 29

چرا تانک تی ۹۰ روسیه در باتلاق اوکراین گیر کرده است؟ image چرا تانک تی ۹۰ روسیه در باتلاق اوکراین گیر کرده است؟ 1403/01/25

بسیاری انتظار داشتند که بهترین تانک روسیه یعنی T-14 آرماتا در اوکراین خودنمایی کند. هرچند اینگونه نشد و تانک تی 90 این کشور نیز حسابی در اوکراین با مشکل مواجه شده است.

امتیاز:
تعداد بازدید: 41

ترسناک‌ترین هلیکوپتر چینی‌ ها برای اولین بار در آسمان شکار شد image ترسناک‌ترین هلیکوپتر چینی‌ ها برای اولین بار در آسمان شکار شد 1403/01/05

هلیکوپتر تهاجمی جدید چینی ها برای اولین بار در آسمان دیده شده و احتمالا توانایی‌های جذابی دارد. در ادامه با هلیکوپتر سنگین Z-21 آشنا شوید.

امتیاز:
تعداد بازدید: 61

استخراج طلا از قطعات کامپیوتر با پروتئین وی! image استخراج طلا از قطعات کامپیوتر با پروتئین وی! 1402/12/13

پروتئین مورد استفاده‌ی بدن‌سازان، هزینه‌ی استخراج طلا از زباله‌های الکترونیکی را تا ۵۰ برابر کاهش می‌دهد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 56

توسعه حسگرهای چهره‌ پوشیدنی که می‌توانند احساسات ما را درک کنند image توسعه حسگرهای چهره‌ پوشیدنی که می‌توانند احساسات ما را درک کنند 1402/12/07

تیمی در کره، سیستم قابل پوشش و کشش صورت ایجاد کرده‌اند که از بررسی اصطکاک و لرزش پوست برای ارزیابی احساسات انسان استفاده می‌کند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 62

شرکت نورالینک ایلان ماسک قدرت ابرانسان‌ها را به این بیمار هدیه داد image شرکت نورالینک ایلان ماسک قدرت ابرانسان‌ها را به این بیمار هدیه داد 1402/12/02

ایلان ماسک از موفقیت اولین آزمایش انسانی نورالینک خبر داد و اعلام کرد به‌لطف تراشه این شرکت، بیمار نوعی توانایی ابرانسانی پیدا کرده است.

امتیاز:
تعداد بازدید: 93

سورپرایز فضانورد ایرانی در ایستگاه فضایی بین المللی: بفرمایید قورمه سبزی! image سورپرایز فضانورد ایرانی در ایستگاه فضایی بین المللی: بفرمایید قورمه سبزی! 1402/11/24

یاسمین مقبلی، فضانورد ایرانی‌تبار ناسا به همکارانش در ایستگاه فضایی بین‌المللی قورمه سبزی تعارف کرد و ظاهرا آن‌ها هم طرفدار این غذا شده‌اند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 101

ربات جنجالی پلیس نیویورک بازنشسته شد image ربات جنجالی پلیس نیویورک بازنشسته شد 1402/11/15

پلیس نیویورک سرانجام رباتی را که قرار بود به نظارت در مترو شهر بپردازد، بازنشسته کرد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 84

این دستگاه عجیب، از هوا آب می‌گیرد image این دستگاه عجیب، از هوا آب می‌گیرد 1402/10/19

کمپانی Genesis System در خلال رویداد CES 2024 از یک دستگاه عجیب رونمایی کرد که قادر است از رطوبت هوا آب تولید کند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 187

در روزهای آلوده ایران، ۴۰ درصد از کل برق آمریکا بدون انتشار هرگونه آلاینده تأمین می‌شود image در روزهای آلوده ایران، ۴۰ درصد از کل برق آمریکا بدون انتشار هرگونه آلاینده تأمین می‌شود 1402/10/11

در روزهایی که ما شاهد آلودگی وحشتناک هوا در شهرهای مختلف کشورمان هستیم آمریکا اعلام کرد که ۴۰ درصد از کل برق خود را از منابع تجدیدپذیر تامین می‌کند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 217