אם זכוכית אינה מוצקה או נוזל, אז מה זה? תמונה מאת משתמש פליקר-קנזי-
כוס מרלו עשוי לגרום לעולם להיראות ורוד, אך הוא יכול גם להוות מקור לתסכול עבור פיזיקאי. היין מוזג, מתיז ומתערבל, ובכל זאת הזכוכית נותרה נוקשה ככלי יציב. התקרב למרלו ותראה מולקולות מוחזקות זו בזו אך נעות ללא מיקום קבוע. התקרב לזכוכית היין ותראה גם את הסידור הלא-מסודר הזה, אך ללא תנועה.
ברמה האטומית, שתי צורות החומר נראות זהות. למרות שכוסית מוצקה קפואה, היא חסרה את המבנה הגבישי הנוקשה שנמצא בקוביות קרח.
מדענים שבחנו זכוכית ראו גרסאות מעוותות של icosahedrons (icosededron משמאל, גרסה מעוותת מימין). תמונה באמצעות מדע / חן וקוטני
אומנם אומנים מייצרים זכוכית מזה אלפי שנים ומדענים חוקרים את מבנה זה במשך עשרות שנים, עד כה לא היו עדויות ניסיוניות ברורות לאשר מה מונע מנוזלים היוצרים כוסות להתגבש. במאמר חדש שפורסם ברשת ב- Science, צוות חוקרים יפנים השתמש במיקרוסקופ של דיפרקציה גבוהה אלקטרונית לראות זכוכית בקנה מידה הזעיר ביותר עד כה. ברזולוציה כה גבוהה הם ראו מה שנראה כיחידה בסיסית של כמה כוסות - אטומים ארוזים בגרסה מעוותת של איקוסדרון, צורה תלת ממדית עם 20 פנים.
בעזרת כלים גיאומטריים מתוחכמים, הצוות מאפיין את העיוותים הללו, ודיווח בעיתון שהם מאפשרים למערכת "לשמור על אריזה אטומית צפופה ומצב אנרגטי נמוך." הסדרים מסוימים של אטומים, כך מסיקים החוקרים, הם תמצית הזגוגיות מכיוון שהם להפריע להתפתחות של גביש מאורגן היטב.
תצוגות מרובות של תמונות מיקרוסקופיות של אטומים בתוך זכוכית (מימין) אפשרו לחוקרים לתאר את רמת העיוות של האיקוהדרדרים הספציפיים שארגנו את האטומים (משמאל). תמונה באמצעות מדע / חן וקוטני
למרות שהחוקרים בחנו כוס עשויה זירקוניום ופלטינה, ולא החלונית הממוצעת שלך, התוצאות עשויות להחזיק עבור משקפיים בצורה רחבה יותר. על ידי הבנת הדרכים בהן אטומים מתארגנים, מדעני חומרים יכולים למצוא דרכים להכין משקפיים חדשים ולתפעל את אלה שיש להם.
אבל זכוכית רחוקה מלהבין. בעוד המחקר מסביר מדוע נוזלים מסוימים יוצרים משקפיים במקום להתגבש, זה לא מסביר מדוע הנוזלים האלה יכולים להיות איטיניים מספיק כדי להיות מוצקים, אומר הכימאי מאוניברסיטת דיוק, פטריק צ'רבונו. קהילה גדולה של מדענים מנסה לפתור את האטיות מאז שנות השמונים , אך הם לא יכולים להסכים על הפיתרון והם אפילו מתווכחים על הגישה הטובה ביותר.
אסטרטגיה פופולרית אחת נוקטת צעד אחורה כדי לנסות להבין כיצד אטומים ממלאים חלל נתון. הוא מתייחס לאטומים בכוס כמו כדורים קשים ארוזים יחד. פשוט, נכון? "אין מכניקה קוונטית, אין תיאוריה של מיתרים, אתה לא צריך להפעיל את החלל החיצון, " אומר צ'ארבונו. ובכל זאת, אפילו לימוד זכוכית בדרך זו התגלה כקשה להפליא בגלל הסיבוכים שבאים עם הבנת אילו עמדות כל כך הרבה חלקיקים יכולים לתפוס. על רקע האתגר הגלום בתיאור סידור הכדורים, הגישה היא פשטות ולא ברור עד כמה היא תהיה רלוונטית למשקפיים מהעולם האמיתי.
ובכל זאת, נראה שרבונו מלא אנרגיה כשהוא מדבר על בעיות מחקר כאלה. כוס המרלו שלו מלאה למחצה, מכיוון שהוא מאמין שהשנים האחרונות הביאו התקדמות עצומה. מדענים, לדבריו, הפכו להיות יצירתיים יותר בשאלות על זכוכית. המחקר של Charbonneau עצמו מדמה זכוכית בממדים גבוהים יותר, ממצאים שעלולים להיות להם השלכות חשובות על מידת ההפרעה בזכוכית תלת מימדית. חוקרים אחרים שוקלים מה היה קורה אם היית משלב חלקיקים בנוזל מקורר, בתקווה להאיר כיצד נוזלים כאלה משיגים מצב מזוגג. עוד יותר שוקלים אטומים בכוס כישויות שיכולות לנוע בכוחות עצמם, כמו תאים ביולוגיים. כל המאמצים הללו מנסים לקבוע את סוגי האינטראקציות התורמים להיווצרות זכוכית, כך שמדענים יכירו בתורת איטיות טובה באמת כשיראו אותה.
למרות כל הדיבורים האלה על תנועה, אל תצפו שכוס היין שלכם תזרום בכל דרך גלויה בכל זמן הקרוב. זכוכית זו "תחזיק מעמד לאורך זמן היקום", אומר צ'ארבונו. טוען כי הוויטראז 'בקתדרלות מימי הביניים הוא עבה יותר בתחתית מכיוון שזורמי הזכוכית הם דרגש. אבל בדיוק הסיבה שזה לא זורם עדיין תעלומה.
