Die Untersuchung der Vitrifikationsprozesse, also der Physik, die der Glasbildung zugrunde liegt, kann entscheidend sein, um neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Glasherstellung voranzutreiben Materialwissenschaften. Diese Überlegung hat ein internationales Forschungsteam veranlasst, ein gemeinsames Merkmal von Glas zu analysieren, das so genannte Bosonenspitze.
Was ist der Bosonenpeak?
Der Bosonenpeak ist im Glas durch die Verwendung von Geräten beobachtbar, die zur Untersuchung der Schwingung seiner konstituierenden Atome entwickelt wurden. Es ist eine bestimmte Energiekonfiguration, die subatomaren Teilchen Masse verleiht und im speziellen Fall von Glas a zuschreibt charakteristische Wärmekapazität zusätzlich im Vergleich zu Kristallen aus dem gleichen Material. Der Bosonenpeak ist daher determiniert und den Vitrifikationsprozessen inhärent.
Eine Untersuchung zur Verglasung
La Suche, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Communications, wurde von einem Team von Wissenschaftlern aus dem Vereinigten Königreich, Slowenien und Japan durchgeführt, indem die Entstehungsarten des Bosonenpeaks in Proben von Tetrabutylorthosilikat (TBOS), einer viskosen Flüssigkeit, die bei der Herstellung einiger Glasarten verwendet wird, analysiert wurden.
Die Verglasung ist ein entscheidender physikalischer Prozess für zahlreiche Anwendungen. Es besteht aus der Umwandlung einer Flüssigkeit in einen transparenten Feststoff, ähnlich wie Glas, durch einen Prozess, der eine Phase des Erhitzens der Flüssigkeit und eine anschließende plötzliche Abkühlung beinhaltet, um die Bildung von Kristallen zu vermeiden und eine ungeordnete Struktur aufrechtzuerhalten.
Die Verglasung wird, wie erwartet, auf zahlreichen Gebieten verwendet, einschließlichGlasindustrie, Keramik, die Herstellung von Verbundwerkstoffen und die Konservierung biologischer Proben.
Die Wahl des Glases
Forscher haben sich aufgrund dessen entschieden, den Vitrifikationsprozess von TBOS zu untersuchen symmetrische Molekularstruktur, was es einfacher macht, den Bosonenpeak zu lokalisieren. Mit einer Reihe von Beobachtungstechniken, einschließlich Raman-Spektroskopie, konnte das Team den molekularen Prozess der Verglasung beobachten: TBOS kühlt ab, um Glas zu bilden, ohne den Kristallisationsprozess abzuschließen. Parallel zu den experimentellen Techniken führten die Forscher Computersimulationen durch, um das Verhalten von TBOS in der Abkühlphase korrekt vorherzusagen und eine perfekte Korrelation zwischen Modellen und Experimenten herzustellen.
Diese Modelle garantieren uns trotz ihrer Einfachheit einen privilegierten Zugang zu den Verglasungsprozessen und könnten uns in Zukunft helfen, dies zu erreichen stärkeres und sichereres Glas.
Quelle: glassonline.com
