Un nuovo indizio nel puzzle del vetro
Il vetro si forma attraverso la vetrificazione, un processo in cui il liquido che forma il vetro si raffredda e diventa solido, le cui molecole sono bloccate in maniera permanente in una struttura cristallina. Il vetro è un tipo di solido amorfo, uno stato a metà tra gli stati solido e liquido della materia, che comprende il vetro delle comuni finestre. Per chiarire i processi molecolari che si verificano durante la vetrificazione, il team EL-GLASS ("The energy landscapes of metastable states of supercooled liquids") ha adottato tecniche computazionali avanzate. Le simulazioni Monte Carlo hanno consentito di campionare lo spazio di fase in modo che gli scienziati potessero rappresentare tutti i possibili stati del vetro. I ricercatori hanno confrontato i vari algoritmi per ottimizzare la determinazione dei parametri. Con questi strumenti a portata di mano, il team EL-GLASS ha aggiunto un'inaspettata scoperta a un vecchio modello che sembra migliorare quanto bene si simula il comportamento del vetro. Nel cosiddetto modello di transizione di fase di primo ordine casuale, il liquido che forma il vetro è composto da ammassi vetrosi continuamente creati e distrutti. Approssimativamente quasi ai due terzi della temperatura di congelamento, hanno scoperto che le dimensioni dei cluster vetrosi diventano più grandi di una certa scala di lunghezza. In particolare, quando i cluster vetrosi diventano sufficientemente grandi, si comportano in molti casi come solidi. La loro scala di lunghezza è stata calcolata attraverso approfondite ricerche sulle cavità liquide che circondano le particelle ghiacciate. In base alle leggi della termodinamica che governano le proprietà delle particelle negli stati solido e liquido, è un componente chiave del modello che li distingue dalle teorie in competizione. Non sorprendentemente, i cristalli vitrei liquidi sono una classe emergente di materiali fotoelettronici. Sono caratterizzati da qualità ottica superiore su una vasta area senza confini granulari. Il progetto EL-GLASS ha contribuito in modo significativo agli sforzi dedicati negli ultimi anni allo sviluppo di materiali vetrosi con stabilità morfologica superiore.
Parole chiave
Vetro, solidi, liquidi, vetrificazione, simulazioni Monte Carlo, spazio di fase, algoritmi, termodinamica, cristalli liquidi vetrosi, fotoelettronica
