Le figure sinistra e destra sono diagrammi schematici di solido vetroso in due e tre dimensioni. Viene illustrata la modalità della dinamica del solido vetroso nelle diverse dimensioni. In tre dimensioni, una particella vibra all'interno di una gabbia formata da particelle vicine, a causa della condizione densa delle particelle, ed esce a intermittenza dalla gabbia. In due dimensioni, onde sonore vibrazionali a lunga lunghezza d'onda inducono un movimento coerente delle particelle con una grande ampiezza che in linea di principio può superare la scala delle lunghezze dei raggi delle particelle (il cerchio color acqua a sinistra indica che la particella ingabbiata può spostarsi a una grande distanza). Credito:Hayato Shiba
Scienziati in Giappone hanno rivelato che se un solido vetroso possiede una struttura planare (simile a un foglio), può esibire un maggiore movimento di vibrazione termica a causa dello stesso meccanismo noto per i cristalli planari (cristalli bidimensionali), utilizzando simulazioni su larga scala su supercomputer.
"Immagina se potessimo fare una lastra di vetro, che ha una forma piana bidimensionale (2D), "dice il dottor Hayato Shiba, dell'Istituto per la ricerca sui materiali (IMR) dell'Università di Tohoku. "In una dimensione spaziale così ristretta, nei consueti sistemi "periodici" si verifica una serie di nuovi fenomeni (cristalli, sistemi di spin ecc.). Ciò è dovuto al movimento termico dei costituenti che avviene su scala maggiore a causa delle limitate dimensioni spaziali".
È noto che tale movimento termico potenziato induce nuovi fenomeni fisici che Shiba, e il suo gruppo di ricerca di Yasunori Yamada (IMR), Takeshi Kawasaki (Università di Nagoya) e Kang Kim (Università di Osaka), la speranza guiderà lo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi funzionali necessari per la realizzazione di società a risparmio energetico.
Però, è ancora incerto se il vetro 2D, come un sistema "non periodico", mostra tali movimenti termici potenziati.
"Il nostro risultato indica che il vetro 2D può diventare morbido, gradualmente e per sempre, mentre passiamo alle scale macroscopiche. Di conseguenza, l'ampiezza della vibrazione diventa infinita a causa dei movimenti su larga scala, "dice Shiba.
"In altre parole, tali materiali potrebbero mostrare forti risposte a campi esterni o deformazioni. La vibrazione termica è perfettamente diversa da quella di un vetro 3D, e può persino alterare la natura fondamentale della vetrificazione e della transizione di fase vetrosa."
Negli esperimenti, Il vetro 2D è stato realizzato sperimentalmente utilizzando sistemi colloidali, e può essere realizzato anche utilizzando altri materiali morbidi e duri.
