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:

سرویس اینترنت ماهواره به موبایل ایلان ماسک تأییدیه FCC را دریافت کرد image سرویس اینترنت ماهواره به موبایل ایلان ماسک تأییدیه FCC را دریافت کرد 1403/09/07

سرویس اینترنت ماهواره به موبایل شرکت استارلینک، تأییدیه اولیه کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده را دریافت کرد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 39

ایلان ماسک به‌ نفع پهپادها، سازندگان جت‌های سرنشین‌دار F-35 را «احمق» خواند image ایلان ماسک به‌ نفع پهپادها، سازندگان جت‌های سرنشین‌دار F-35 را «احمق» خواند 1403/09/06

ایلان ماسک می‌گوید برخی احمق‌ها هنوز جت‌های جنگنده سرنشین‌داری مانند F-35 می‌سازند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 53

مدیرعامل تپسی: به رأی شورای رقابت در پرونده شکایت از اسنپ‌فود امیدواریم image مدیرعامل تپسی: به رأی شورای رقابت در پرونده شکایت از اسنپ‌فود امیدواریم 1403/09/04

سیدحسینی می‌گوید با به نتیجه رسیدن شکایت تپسی از اسنپ‌فود مانع بزرگ موجود در حوزه سفارش آنلاین غذا از بین می‌رود و مسیر برای سایر پلتفرم‌ها بازمی‌شود.

امتیاز:
تعداد بازدید: 32

ارتش آمریکا می‌خواهد به نیروهای خود در میدان نبرد به‌صورت بی‌سیم برق برساند image ارتش آمریکا می‌خواهد به نیروهای خود در میدان نبرد به‌صورت بی‌سیم برق برساند 1403/09/04

این فناوری پیشرفته می‌تواند به ارتش آمریکا کمک کند تا نیازی به حمل سوخت و باتری‌های سنگین نداشته باشند.

امتیاز:
تعداد بازدید: 31

کشف جدید تلسکوپ جیمز وب: سه کهکشان غول پیکر با نام «هیولاهای قرمز» image کشف جدید تلسکوپ جیمز وب: سه کهکشان غول پیکر با نام «هیولاهای قرمز» 1403/09/02

راندمان ستاره‌زایی در این کهکشان‌ها از کهکشان‌های امروزی بیشتر است که نشان از حاکم‌بودن شرایطی متفاوت در کیهان اولیه دارد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 51

چین در حوزه فناوری از آمریکا و اروپا عقب نیست؛ ادعای رئیس مایکروسافت image چین در حوزه فناوری از آمریکا و اروپا عقب نیست؛ ادعای رئیس مایکروسافت 1403/08/27

رئیس مایکروسافت می‌گوید که چین در حال رسیدن به فناوری آمریکا و اروپا است و نباید آن‌ها را دست کم گرفت.

امتیاز:
تعداد بازدید: 39

کشف شگفت‌انگیز دانشمندان: نور لیزر می‌تواند سایه ایجاد کند image کشف شگفت‌انگیز دانشمندان: نور لیزر می‌تواند سایه ایجاد کند 1403/08/27

کشف جدید دانشمندان درباره اثر لیزر‌ها بر یکدیگر باعث بازنگری محققان در تعریف علم سایه‌ها می‌شود.

امتیاز:
تعداد بازدید: 0

کشف شگفت‌انگیز دانشمندان: نور لیزر می‌تواند سایه ایجاد کند image کشف شگفت‌انگیز دانشمندان: نور لیزر می‌تواند سایه ایجاد کند 1403/08/27

کشف جدید دانشمندان درباره اثر لیزر‌ها بر یکدیگر باعث بازنگری محققان در تعریف علم سایه‌ها می‌شود.

امتیاز:
تعداد بازدید: 37

OpenAI به‌زودی هوش مصنوعی خود برای کنترل کامپیوتر را معرفی می‌کند image OpenAI به‌زودی هوش مصنوعی خود برای کنترل کامپیوتر را معرفی می‌کند 1403/08/24

ظاهرا OpenAI برای این کار هوش مصنوعی مستقلی با نام رمز «Operator» را در دست ساخت دارد.

امتیاز:
تعداد بازدید: 63

تجزیه‌و‌تحلیل DNA «بتهوون» اسرار شگفت‌انگیزی از این آهنگساز را برملا کرد image تجزیه‌و‌تحلیل DNA «بتهوون» اسرار شگفت‌انگیزی از این آهنگساز را برملا کرد 1403/08/24

همچنین در این تحقیقات راز خانوادگی بتهو‌ون برملا شده است.

امتیاز:
تعداد بازدید: 48