Indagare i processi di vetrificazione, ossia la fisica che sta alla base della formazione del vetro, può risultare determinante per promuovere nuovi sviluppi nell’ambito della scienza dei materiali. Questa considerazione ha indotto un team di ricerca internazionale ad analizzare una caratteristica comune ai vetri, chiamata picco di bosone.
Cos’è il picco di bosone?
Il picco di bosone è osservabile nel vetro mediante l’impiego di attrezzature atte a studiare la vibrazione dei suoi atomi costitutivi. Si tratta di una particolare configurazione di energia che conferisce massa alle particelle subatomiche e, nel caso specifico dei vetri, attribuisce una caratteristica capacità termica aggiuntiva rispetto ai cristalli formati dallo stesso materiale. Il picco di bosone risulta dunque determinate e intrinseco ai processi di vetrificazione.
Una ricerca sulla vetrificazione
La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Communications, è stata condotta da un team di scienziati provenienti da Regno Unito, Slovenia e Giappone mediante l’analisi delle modalità di emersione del picco di bosone nei campioni di ortosilicato di tetrabutil (TBOS), un liquido viscoso utilizzato nella produzione di alcune tipologie di vetro.
La vetrificazione è un processo fisico cruciale per molteplici applicazioni. Consiste nel trasformare un liquido in un solido trasparente, simile al vetro, attraverso un procedimento che prevede una fase di riscaldamento del liquido, seguita da una raffreddamento repentino per evitare la formazione di cristalli e mantenere una struttura disordinata.
La vetrificazione, come si anticipava, viene impiegata in numerosi ambiti, tra cui l’industria del vetro, della ceramica, la produzione di materiali compositi e la conservazione di campioni biologici.
La scelta del vetro
I ricercatori hanno scelto di studiare il processo di vetrificazione del TBOS, a ragione della sua struttura molecolare simmetrica, che rende più semplice l’individuazione del picco di bosone. Grazie all’impiego di una vasta gamma di tecniche di osservazione, inclusa la spettroscopia Raman, il team è stato in grado di osservare il processo molecolare di vetrificazione: il TBOS si raffredda per formare il vetro, senza però completare il processo di cristallizzazione. In parallelo alle tecniche sperimentali, i ricercatori hanno eseguito simulazioni al computer, prevedendo correttamente il comportamento del TBOS nella fase di raffreddamento e stabilendo una perfetta correlazione tra modelli ed esperimenti.
Questi modelli, pur nella loro semplicità, ci garantiscono un accesso privilegiato ai processi di vetrificazione e potrebbero aiutarci in futuro a realizzare vetri più resistenti e sicuri.
Fonte: glassonline.com
