Ana sayfa Bilim Gündemi Cam materyaldeki atomların soğuma sırasındaki davranışı yeni teknolojilere kapı açıyor

Cam materyaldeki atomların soğuma sırasındaki davranışı yeni teknolojilere kapı açıyor

1445
PAYLAŞ

Çeviren: Gülseli Kırgıl

Tokyo Üniversitesi’nde çalışma yürüten araştırmacılar, cam yapıdaki malzemelerin atomik yapısını araştırabilmek için yeni bir fiziksel model geliştirdi. Bilgisayar simülasyonlarının kullanıldığı model ile camın sıvı formdaki yapısından soğumayla aldığı katı forma geçişi incelendi. Böylelikle camın yapısal değişimi incelenmiş oldu. Bu çalışma ile özellikle de laboratuvar malzemeleri ve elektronik cihazlar için daha özel cam materyallerin üretimi gerçekleştirilebilecek.

Cam materyali oluşturan atomlar arasındaki boşluklar, soğuma sırasında atomların kararlı yapıya tam ulaşamamalarına neden oluyor.

Eski çağlardan beri insanlar tarafından çeşitli alanlarda kullanılan cam yapıdaki materyaller, hareketlerini kontrol eden karmaşık bir fiziğe sahiptir. Bu alana dair çeşitli çalışmalar yapılmış olsa da henüz tam olarak anlaşılamamış olan pek çok nokta var. Kristal katıların atomik yapılarının aksine cam materyaller, uzun sıralı atom gruplarından oluşmaz. Bir cam üfleme sanatçısını izleyenlerin de bildiği gibi cam yüksek sıcaklıklarda akışkan bir form alır. Bu durum, cam materyaller içerisindeki yapıların arasında boşlukların bulunduğu anlamına gelir. Bununla birlikte cam malzeme soğudukça, atomların yavaş hareket ederek “donmuş sıvı” durumuna geçtiği bir “cam geçişi” yaşanır. Cam materyalin atomları kristal atomları gibi olsaydı daha kararlı bir yapıya ulaşabileceklerdi ancak cam materyali oluşturan atomlar daha kararlı hale gelmelerini önleyecek bariyeri aşamazlar. Biliminsanları camın bu ve benzeri özellikleri de içeren dinamiğini “yapısal gevşeme süreci” olarak adlandırırlar.

Bu alana ilişkin çalışma yürüten Tokyo Üniversitesi’nden biliminsanları, bir atomun ve onun komşu atomlarının yerel gruplaşmasına bağlı olan ve “yapısal düzen parametresi” olarak adlandırılan durumu analiz etmek için çeşitli bilgisayar simülasyonları kullandılar. Çalışmanın yürütücülerinden Hua Tong, “Atomların birbirlerinden ayrıldığı gevşeme evremesi görünüşte pek çok faktörden etkilenebiliyordu. Bu çalışmada bu durumu atomların yapıları üzerinden tanımlayabildik” dedi.

Nature Communications’da yayınlanan çalışmada kullanılan bilgisayar simülasyonlarına göre, atomların düzenleri ile cam materyalin genel dinamiği arasında bir bağlantı var. Bu durum, cam materyale kristal katılarda görülmeyen eşsiz bir özellik sağlar. Çalışmanın yöneticilerinden Hajime Tanaka, “Araştırmamız cam materyallere ait atomların bağlantılarının anlaşılması açısından fiziksel bir çerçeve sunmaktadır” dedi. Bu araştırma yoluyla elde edilen veriler, daha güçlü ve kırılmaya karşı dayanıklı cam materyallerin tasarlanmasına yardımcı olabilir.

Kaynak: https://phys.org/news/2019-12-view-glasses.html