بهره وری فناوری‌نانو از تحقیقات جدید درباره مواد شبه جامد

با نگاه کردن به شیشه پنجره، می‌توان ذرات جامد شیشه را مشاهده کرد. این موضوع مدت‌هاست که نظر فیزیک‌دانان را به خود جلب کرده؛ آنها در حال بررسی این نکته‌اند که آیا شیشه یک جامد است و یا مایعی‌ای است که به‌کندی حرکت می‌کند. گروهی از محققان دانشگاه ایموری به نشانه‌هایی برای حل این معما دست یافته‌اند.

با نگاه کردن به شیشه پنجره، می‌توان ذرات جامد شیشه را مشاهده کرد. این
موضوع مدت‌هاست که نظر فیزیک‌دانان را به خود جلب کرده؛ آنها در حال بررسی
این نکته‌اند که آیا شیشه یک جامد است و یا مایعی‌ای است که به‌کندی حرکت
می‌کند.

گروهی از محققان دانشگاه ایموری به نشانه‌هایی برای حل این معما دست یافته‌اند.
آنها نشان داده‌اند که شیشه برخلاف مایعات دیگر هنگامی که در فضایی محدود
قرار می‌گیرد، ساکن نمی‌ماند.

آنها پیش از این، تحقیقاتی هم در زمینه مواد نرم چگال (بین جامد و مایع)
مانند خمیردندان، کره بادام زمینی، کرم ریش تراشی، پلاستیک و شیشه داشته‌اند.
این مواد و از جمله شیشه، برخلاف فرایند کاملاً شناخته‌شده تبدیل آب به یخ
(که با خنک شدن آب، حرکت مولکول‌های آن هم به‌تدریج کند شده و در دمای ۳۲
درجه فارنهایت با تشکیل شبکه بلوری جامد شده و به یخ تبدیل می‌شود) با کاهش
دما بلورینه نمی‌شوند؛ بلکه تنها حرکت مولکول‌های آنها کند شده، توده
نامنظمی که به تدریج چسبنده تر می‌شود را تشکیل می‌دهند.

محققان آزمایشگاه فیزیک ایموری از دو سال پیش به بررسی این موضوع پرداختند.
آنها نمونه‌هایی از آب و گوی‌های پلاستیکی کوچکی را به اندازه تقریباً هسته
یک سلول از هر کدام، انتخاب نمودند که با افزایش غلظت، درست همانند شیشه
عمل می‌کرد. آنها این نمونه‌ها را با استفاده از میکروسکوپ هم‌کانون
دیجیتالی و به‌صورت فشرده داخل محفظه‌های سه‌گوش قرار دادند، و با این کار
در هر ثانیه ۴۸۰ تصویر از سطح مقطع این نمونه‌ها گرفته، از وضعیت حرکت و
رفتار این ذرات با گذشت زمان و درنواحی مختلف این محفظه‌ها یک فیلم سه‌بعدی
دیجیتالی به دست آوردند.

پس ازگردآوری داده‌ها و بررسی آنها معلوم شد که هرچه محفظه این نمونه‌ها
باریک‌تر باشد، حرکت ذرات (درست همانند ترافیک خودروها در یک راه محدود)
کندتر و به هم نزدیک‌تر می‌شود. به این ترتیب معلوم می‌شود که شیشه‌ها
حالتی شبه‌جامد دارند؛ زیرا با باریک‌تر شدن محفظه آنها از نوع اندازه توده
ذرات، دیگر قادر به ادامه حرکت نیستند.

نتیجه این یافته‌ها به درک کارهای قبلی انجام‌شده در زمینه فیلم‌های پلیمری
نازک و سایر مواد شیشه‌ای و در فناوری‌نانو هم منجر به فهم بهتر رفتار شیشه
کلوئیدی و پلاستیک در یک محیط بسیار تنگ و فشرده کمک خواهد شد. برای
اطلاعات بیشتر به شماره ۱۲جولای مجله Physical Review Letters رجوع کنید.