به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از سای تک دیلی ، همه ما آن لحظه وحشت را احساس کرده ایم که یک لیوان از دستمان لیز می‌خورد و با برخورد به زمین تکه تکه می‌شود. آیا امکان دارد این اتفاق ناگوار عادی به خاطره تبدیل شود و دیگر روی ندهد؟

اکنون، دانش پژوهان دانشگاه توهوکو در ژاپن به بینش‌هایی در مورد چگونگی مقاومت شیشه در برابر شکستگی دست یافته اند که راه را برای ساخت مواد بسیار بادوام و مقاوم در برابر شکستگی هموار می‌کند؛ پیشرفتی که پیامد‌های گسترده‌ای برای صنایع مرتبط با شیشه خواهد داشت.

«ماکینا سایتو» «Makina Saito» دانشیار دانشگاه و مجری این تحقیقات گفت: «شیشه با وجود استحکامی که دارد اگر تحت فشار بیش از تحمل خود قرار بگیرد، مستعد شکستن است، اما جالب آنکه حرکت اتم‌ها و مولکول‌ها در داخل شیشه می‌تواند فشار درونی را کاهش داده و این ماده را در برابر شکستگی مقاوم‌تر کند. اگرچه می‌دانیم که برخی از اتم‌ها به فضا‌های خالی مجاور «پرش» می‌کنند، اما اینکه چگونه این فرآیند فشار را کاهش می‌دهد مدت‌ها یک راز بوده است.»

رمز گشایی از حرکت اتمی با روش‌های پیشرفته 

سایتو و همکارانش که شامل محققانی از دانشگاه کیوتو، دانشگاه شیمانه، موسسه ملی علوم مواد و موسسه تحقیقات تشعشعات سینکروترون ژاپن بودند، سازوکار ناشناخته‌ای از کاهش فشار در شیشه یونی را که یک سیستم مدل از شیشه است، کشف کردند.

این دانشمندان برای تحقیقات خود از پیشرفته‌ترین آزمایش‌های تشعشعات سینکروترون و شبیه سازی‌های رایانه‌ای برای رصد حرکات اتمی در شیشه در مقیاس زمانی نانوثانیه تا میکروثانیه استفاده کردند.

آنها دریافتند وقتی برخی از اتم‌های درون شیشه به فضا‌های خالی مجاور می‌پرند، گروه‌های اطراف اتم‌ها به آرامی با هم حرکت می‌کنند تا فضای خالی را پر کنند. این فعل و انفعال پرش‌های اتمی و حرکت جمعی، فشار داخلی را کاهش می‌دهد و از شکستن شیشه بر اثر نیروی خارجی جلوگیری می‌کند.

سایتو می‌گوید: «نتایج پژوهش‌های ما پیامد‌های گسترده‌ای برای صنایعی مانند لوازم الکترونیکی مصرفی، ساخت و ساز و تولید خودرو دارد، جا‌هایی که شیشه‌های نشکن، ضروری اند.»

این دانشمندان قصد دارند با نگاهی به آینده، کارایی سازوکار‌های اتمی مشابه را در انواع دیگر شیشه‌ها نیز بررسی کنند. هدف نهایی آنها عرضه دستورالعمل‌های جهانی برای طراحی شیشه با مقاومت در برابر ضربه شدید است که می‌تواند صنایعی را که به مواد بادوام نیاز دارند متحول کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Acta Maeterialia منتشر شده است.