Un team di ricercatori dell'Istituto di scienze industriali dell'Università di Tokyo ha utilizzato la spettroscopia elettronica avanzata e le simulazioni al computer per comprendere meglio la struttura atomica interna del vetro alluminosilicato. Hanno trovato reti di coordinamento complesse tra atomi di alluminio all'interno di regioni separate da fasi. Questo lavoro potrebbe aprire la possibilità di occhiali migliorati per i touchscreen dei dispositivi intelligenti.

Poiché la domanda di smartphone, compresse, e aumentano i pannelli solari, così sarà anche la necessità di più alta qualità, difficile, vetro trasparente. Uno dei materiali candidati per queste applicazioni è chiamato vetro alluminosilicato, che è fatto di alluminio, silicio, e ossigeno. Come tutti i materiali amorfi, il vetro non forma un semplice reticolo ma esiste più come un disordinato "liquido ghiacciato". Però, strutture intricate possono ancora formarsi tra che non sono ancora state analizzate dagli scienziati.

Ora, un team di ricercatori dell'Università di Tokyo ha utilizzato la spettroscopia a struttura fine a perdita di energia degli elettroni con un microscopio elettronico a trasmissione a scansione per rivelare la disposizione locale degli atomi all'interno di un vetro composto al 50% da ossido di alluminio (Al2O ₃ ) e 50% di biossido di silicio (SiO ₂ ). "Abbiamo scelto di studiare questo sistema perché è noto che si separa in fasi in regioni ricche di alluminio e ricche di silicio", afferma il primo autore Kun-Yen Liao. Quando si esegue l'imaging con un microscopio elettronico, alcuni elettroni emessi subiscono una diffusione anelastica, che li fa perdere parte della loro energia cinetica originale.

La quantità di energia dissipata varia in base alla posizione e al tipo di atomo o gruppo di atomi nel campione di vetro che ha colpito. La spettroscopia di perdita di elettroni è abbastanza sensibile da distinguere tra l'alluminio coordinato in tetraedri rispetto a cluster ottaedrici. Adattando pixel per pixel il profilo degli spettri della struttura fine di perdita di energia degli elettroni, l'abbondanza delle varie strutture in alluminio è stata determinata con precisione nanometrica. Il team ha anche utilizzato simulazioni al computer per interpretare i dati.

"I vetri in silicato di alluminio possono essere fabbricati per resistere alle alte temperature e alle sollecitazioni di compressione. Ciò li rende utili per un'ampia gamma di applicazioni industriali e di consumo, come display touch, vetro di sicurezza, e fotovoltaico, " afferma l'autore senior Teruyasu Mizoguchi. Poiché anche l'alluminosilicato è presente in natura, questa tecnica può essere utilizzata anche per la ricerca geologica. L'opera è pubblicata in Il Journal of Physical Chemistry Letters come "Rivelare la distribuzione spaziale delle specie coordinate Al in un vetro di alluminosilicato a fase separata di STEM-EELS".