I display di nuova generazione presenteranno risoluzione e prestazioni migliorate, ma per arrivarci sarà necessario passare a dimensioni dei pixel individuali più piccole e un inasprimento della tolleranza per il rilassamento del vetro. I produttori di display possono spiegare un certo livello di relax nel vetro, riferendosi al riarrangiamento intermolecolare, se è noto e riproducibile. Ma le fluttuazioni in questo comportamento di rilassamento tendono a introdurre incertezza nel processo di fabbricazione, potrebbe portare al disallineamento dei pixel all'interno dei display.

Queste fluttuazioni sono causate da leggere variazioni nella storia termica del vetro, e purtroppo nessuno ha mai condotto uno studio sistematico su ciò che regola le fluttuazioni nel comportamento di rilassamento del vetro.

Ma ora, questa settimana in Giornale di Fisica Chimica un duo di ricerca di Corning Inc., un produttore di vetro, e Qilu University of Technology in Cina, relazioni su una nuova tecnica di modellazione per quantificare e prevedere le fluttuazioni di rilassamento del vetro. In modo significativo, il loro studio fornisce una migliore comprensione delle origini fisiche di queste fluttuazioni.

"Il vetro è un materiale termodinamicamente instabile che si rilassa continuamente verso lo stato liquido superraffreddato, " disse Giovanni Mauro, senior research manager della ricerca sul vetro presso Corning Inc. "Questo rilassamento è un processo spontaneo che viene accelerato durante il trattamento termico."

I produttori di display a schermo piatto riscaldano il vetro per depositare i transistor a film sottile per il display. Il vetro può rilassarsi durante il processo di trattamento termico, e questo rilassamento comporta tipicamente un leggero restringimento del volume del vetro. Se incontrollato, questo restringimento può portare a un disallineamento dei pixel e a un display non funzionante.

Qiuju Zheng, professore associato presso la Qilu University of Technology, e Mauro sono ritenuti i primi ad esplorare le fluttuazioni nel comportamento di rilassamento del vetro concentrandosi su quanto varia l'entità del rilassamento a causa delle leggere variazioni termiche subite dal vetro, sia durante la formazione iniziale del vetro che durante la produzione del pannello processi. Il loro lavoro ha anche una rilevanza industriale diretta, per cui la determinazione dei parametri che controllano le fluttuazioni di rilassamento dovrebbe aiutare a guidare la futura composizione del vetro.

Secondo Mauro, le intuizioni acquisite da questo lavoro sono "già utilizzate per sviluppare i nostri substrati in vetro di nuova generazione per display ad alte prestazioni". Ha anche detto, "Ci sono molte altre proprietà del vetro che ci interessano, e questo fornisce un componente importante per una serie più ampia di modelli che utilizziamo per guidare la progettazione e lo sviluppo di nuove composizioni in vetro ad alta tecnologia".

I ricercatori ora non vedono l'ora di affrontare un "grande divario rimanente nella costruzione della connessione tra la fisica del rilassamento del vetro e la chimica del vetro sottostante, " disse Mauro.

La scienza di questi effetti di rilassamento del vetro è incentrata su sottili cambiamenti, tipicamente misurato in termini di parti per milione di deformazione lineare.

"Dato che questi effetti sono così sottili, ancora non capiamo cosa stia cambiando nella struttura vetrata sottostante per facilitare questo rilassamento in termini di quali elementi del vetro subiscono lievi riarrangiamenti in configurazioni di legame, e perché, " ha detto Mauro. "Costruire questo ponte tra la fisica del vetro e la chimica del vetro è la prossima grande sfida che dovremmo intraprendere".