El vidrio es un material básico con una estructura desordenada. A pesar de su longevidad a lo largo de los años, su composición atómica todavía desconcierta a los científicos.
Un grupo de investigadores se centró en las formas toroidales en redes de vidrio unidas químicamente para aprender más sobre las regularidades estructurales ocultas en los materiales vítreos. El equipo desarrolló nuevas métricas para medir la estructura tridimensional de los anillos y las simetrías estructurales: «rugosidad» y «redondez».
Estos indicadores ayudan a los científicos a determinar el número exacto de formas de anillo representativas en la sílice cristalina y vítrea (SiO2). Encontraron una mezcla de anillos exclusivos del vidrio y otros similares a los anillos de cristales.
Además, al determinar la orientación de cada anillo, los científicos idearon una forma de medir la densidad atómica espacial que rodea los anillos.
Demostraron que la configuración atómica no está organizada uniformemente en todas las direcciones alrededor del anillo, un fenómeno conocido como anisotropía. El orden estructural asociado con esta anisotropía inducida por el anillo es consistente con la evidencia experimental, como los datos de difracción de SiO2.
También se ha descubierto que aunque en la sílice vítrea aparece una disposición atómica desigual y caótica, hay ciertas regiones en las que la disposición de los átomos sigue un cierto nivel de orden o regularidad.
Profesor Motoki Shiga del Centro de Análisis de Datos Incomparables de la Universidad de Tohoku Él dijo, «La unidad estructural y el orden fuera de un enlace químico se han postulado durante mucho tiempo a través de observaciones experimentales, pero su identificación ha eludido a los científicos hasta ahora. Además, nuestro exitoso análisis contribuye a la comprensión de las transiciones de fase, como la vitrificación y la cristalización de materiales, y proporciona la Descripciones matemáticas necesarias para controlar las estructuras de los materiales y sus propiedades.
En el futuro, los científicos utilizarán estas técnicas para idear procedimientos que permitan explorar materiales vítreos. Estos procedimientos se basan en métodos basados en datos, como el aprendizaje automático y la inteligencia artificial.
Referencia de la revista:
- Motoki Shiga, Akihiko Hirata, Yohei Onodera y Hirokazu Masai. Anisotropía de la disposición estructural local en dióxido de silicio amorfo y cristalino. Materiales de comunicación. Identificación digital: 10.1038/s43246-023-00416-s
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