محققان به صورت تصادفی موفق به ساخت نوع جدیدی از شیشه شدند!

شیشه به صورت طبیعی ساختار تصادفی دارد و در اثر ذوب بسیاری از مواد معدنی و ترکیب آن‌ها در دمای بالا به وجود می‌آید.

اما به تازگی دانشمندان به صورت کاملا تصادفی با الگوهای منظم مولکولی موفق به ساخت نوع جدیدی از شیشه شدند.

شیشه ساختاری نامنظم و بسیار در هم پیچیده مانند مایعی که یخ زده باشد، دارد اما دانشمندان در عین ناباوری و به صورت تصادفی با استفاده از الگوهای منظم مولکولی موفق به ساخت نوعی شیشه شدند.

اولین نکته‌ای که باعث شد دانشمندان پی به متفاوت بودن شیشه‌ی ساخته شده‌ی خود ببرند، نقطه اوج مداومی بود که در داده‌های اسپکتروسکوپی آن‌ها دیده می‌شد. با مشاهده‌ی این اتفاق، دانشمندان مقدار انحرافی که شیشه در پرتو لیزر ایجاد می‌کرد را اندازه‌گیری کردند.

این پرتو باید نموداری بدون ارتباط و کاملا تصادفی بدست می‌داد اما در عوض نقاط اوج منظمی در این نمودارها مشاهده شد. شاید این مشاهده به نظر ساده بیاید اما کاملا قابل اعتماد بوده و نشان از وجود ساختار منظم و تکرار شونده دارند. خوان دی‌پابلو، سرپرست این پروژه از دانشگاه شیکاگو می‌گوید:این اتفاق یک شگفتی بزرگ است. تصادفی بودن ساختار، به عنوان شاخضه‌ی شیشه شناخته می‌شود. ما نشان دادیم که ساخت شیشه با ساختار منظم نیز امکان‌پذیر است. حال که به منشا این ساختار پی برده‌ایم، می‌توانیم کنترل ساختمان مولکول‌های شیشه را با ایجاد تغییر در نحوه‌ی ساخت آن‌ها، در دست بگیریم.

راز این ساختار مولکولی، در نحوه‌ی ساخت این نوع خاص شیشه نهان است. به جای سرد کردن شیشه‌ی مایع و جامد کردن آن، این شیشه‌ی خاص از بخار آن ساخته شده است. این شیشه به آرامی با نشستن لایه به لایه‌ی بخار شیشه بر روی یکدیگر و جامد شدن آن‌ها در خلا بوجود می‌آید. رشد لایه به لایه کمک می‌کند مولکول‌ها در جهت‌های مناسب خود جا بگیرند.

این رویه به شدت بستگی به دما دارد چرا که دما باید در محدوده‌ی بسیار کمی باشد که در آن بخار شیشه به جامد تبدیل می‌شود. نظم مولکول‌ها با تغییر دما در حین انجماد، می‌تواند دچار تغییر شود اما پس از تشکیل شیشه حتی با تغییر دما نیز نمی‌توان ساختار مولکولی را تغییر داد. دی‌پابلو می‌افزاید:

شیشه‌ها از مرموزترین مواد هستند. مولکول‌های آن بی‌نظمی یک مایع را دارند در حالی که خود ماده جامد است و این مفهوم مدت‌ها است که دانشمندان را دچار شگفتی کرده است. حال که می‌توانیم این بی‌نظمی را کنترل کنیم شاید توانسته‌ایم یکی از مرموزترین مواد را رمزگشایی کنیم. البته ما هنوز هم در مورد این که شیشه چیست اطلاعات کافی نداریم و در اول راه شناخت این ماده هستیم.

با وجود این که تنها مقدار کمی از مولکول‌ها در این شیشه‌ی جدید، جهت متفاوتی به خود گرفتند اما تاثیر یافته‌ها بسیار چشم‌گیر است. قدم بعدی برای پابلو و هماکارانش، بیشتر کردن این نظم و انجام آزمایش‌های جدید خواهد بود. محققان امیدوارند با استفاده از این روش و نظم دادن به ساختار مولکول‌های شیشه مقاومت آن را در برابر ضربه بیشتر از پیش کنند.