È possibile sviluppare una nuova strategia per modificare le proprietà fisiche dei vetri? Un team di ricerca guidato dall’Università di Padova sembra aver trovato una risposta a questo stimolante interrogativo, come testimoniato dallo studio pubblicato su “PNAS”. La ricerca, dal titolo “Stochastic atomic acceleration during the X-ray-induced fluidization of a silica glass”, mostra come gli atomi di alcuni vetri, esposti a raggi X, si spostino attraverso una serie di accelerazioni improvvise.
Nello stato vetroso, gli atomi si collocano in una forma disordinata, ma con una configurazione pressoché fissa, che li tiene vincolati alla propria posizione di equilibrio, con la possibilità di spostamenti all’interno del materiale legati a tempistiche decisamente lunghe.
L’esposizione dei vetri a un fascio di raggi X può invece modificare questa ‘rigidità’, provocando uno spostamento rapido degli atomi all’interno della materia, che diventa fluida.
Lo studio, prodotto della collaborazione tra Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova, Istituto di Fisica dell’Università di Amsterdam, centro di ricerca DESY di Amburgo e Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento, indaga gli spostamenti degli atomi, esposti a raggi X. Grazie alla spettroscopia di correlazione di fotoni X si riesce infatti a tracciare tale mutamento di posizione.
La dinamica analizzata segue le leggi dell’iper-trasporto, una tipologia di moto dove la distanza percorsa dagli atomi aumenta col passare del tempo in modo più rapido di quanto non avvenga in un comune processo di diffusione.
I vetri e la distribuzione di Lévy
Riportando la spiegazione di Giulio Monaco, Professore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova, i raggi X “inducono dei campi di forza che si comportano come delle molle compresse, che, a loro volta, spostano gli atomi vicini fino a distanze dell’ordine di centinaia o migliaia di angstrom (= decimilionesimo di millimetro)”. Gli atomi dei vetri si muovono dunque con una serie di accelerazioni improvvise: spostamenti brevi si intervallano a salti lunghi, secondo una distribuzione di probabilità nota come distribuzione di Lévy.
Tale dinamica è stata esaminata in numerosi e affascinanti fenomeni, tra cui le migrazioni degli animali e l’accelerazione della materia interstellare, provocata da campi magnetici distribuiti in maniera casuale.
È, però, la prima volta che questa tipologia di distribuzione di spostamenti viene osservata in un sistema compatto, come i vetri, per effetto di forze interatomiche. E l’entusiasmo è ben giustificato. Tale ricerca introduce infatti una nuova strategia per controllare le proprietà fisiche dei vetri.
Non resta dunque che chiedersi quali saranno le future applicazioni di questa scoperta.
Fonte: unipd.it
