Изобретен планер со стеклянными крыльями

Несмотря на свою прочную внешность, стекло в действительности является ‘зажатым’ состоянием материала, который очень медленно перемещается. Подобно автомобилям в заторе уличного движения, атомы в стекле не могут поменять свое положение, поскольку маршрут заблокирован соседями, хотя оно никогда не станет ‘правильным’ твердым телом.

В течение более, чем 50 лет, многие ученые пытались понять, что же такое стекло. Работа пока концентрировалась на попытке понять этот затор движения, но теперь доктор Пэдди Ройал из Бристольского Университета и его коллеги из Канберре и Токио показали, что проблема, в действительности, в расположении, а не в заторе движения.

Команда обнаружила, чего ‘недостает’ стеклу для того, чтобы стать твердым телом, это обусловлено специальной атомной структурой, которая формируется в стекле при охлаждении (т.е., когда атомы приходят в заключительное расположение).

Ройал объясняет: “Некоторые материалы кристаллизуются при охлаждении, расставляя свои атомы в весьма регулярную структуру, названную решеткой. Но, хотя стекло ‘хочет’ быть кристаллом, когда оно охлаждается, атомы зажимаются в почти произвольном расположении, препятствуя формированию регулярной решетки”.

“В 1950 году сэр Чарльз Франк с кафедры физики Бристольского Университета предположил, что размещение ‘сжатия’ может формировать то, что известно, как икосаэдр, но в то же время он был не в состоянии обеспечить экспериментальное доказательство этого.

Мы решили действовать, исходя из того, что он был прав.”

Проблема - Вы не можете наблюдать, что случается с атомами, когда они охлаждаются, поскольку они очень маленькие. Так, используя специальные частицы, названные коллоидами, которые имитируют атомы, но значительно больше, чтобы их можно было наблюдать в микроскоп, Ройал охлаждал и наблюдал, что случится.

Он обнаружил, что гель из этих частиц формировал то, что ‘хочет’ быть кристаллом, но этого не достаточно для становления этого, из-за образования структуры, подобной икосаэдру - точно как спрогнозировал Франк 50 лет тому назад. Это - образование структур, которое лежит в основе сжатых материалов и объясняет, почему стекло – стекло, а не жидкость или твердое тело.

Знание структуры, сформированной атомами, которую представляет охлажденное стекло - основной прорыв в нашем понимании мета-стабильных материалов, и это позволяет разрабатывать новые материалы, как например, металлические очки.

Металлы нормально кристаллизуются при охлаждении, к несчастью, напряжение нарастает вдоль границы между кристаллами, что ведет к повреждению металла. Например, первый в мире лайнер, смонтированный Британской компанией De Havilland Comet, упал с неба из-за повреждения металла. Если бы металл можно было бы охладить с той же внутренней структурой, что и стекло, и без границ блоков кристаллов, у него будет меньше вероятность потерпеть неудачу.