Προσομοιώσεις αποκαλύπτουν γεγονότα κβαντικής σήραγγας σε γυαλί

Επειδή το γυαλί έχει άτακτη δομή, τα άτομά του μπορούν να πάρουν έναν άπειρο αριθμό διακριτών διαμορφώσεων. Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, τα ενεργειακά εμπόδια που χωρίζουν διαφορετικές διευθετήσεις είναι πολύ υψηλά για να ξεπεραστούν. Όμως εάν δυο παρόμοιες διαμορφώσεις έχουν σχεδόν την ίδια ενέργεια, τα άτομα μπορούν να αλλάζουν θέσεις με κβαντική σήραγγα. Τέτοια συστήματα δυο επιπέδων (TLSs) είναι παρόντα σε όλα τα γυαλιά που διαμορφώνονται με ταχεία ψύξη ενός ρευστού, εξηγώντας γιατί οι θερμοδυναμικές ιδιότητές τους διαφέρουν από αυτές των κρυσταλλικών στερεών. Τα γυαλιά όμως που διαμορφώνονται στρώμα-στρώμα με χρήση εναπόθεσης ατμού έχουν ακόμη διαφορετικές ιδιότητες, πράγμα που υποδηλώνει ότι έχουν λιγότερα TLSs.
Η μελέτη του Khomenko και των συναδέλφων του θέτει αυτή την ιδέα υπό έλεγχο. Χρησιμοποίησαν ένα αλγόριθμο που αναπτύχθηκε πρόσφατα και μπορεί να διερευνήσει το ενεργειακό τοπίο των γυαλιών που παρασκευάζονται με ένα πρωτόγνωρα μεγάλο εύρος θερμικών ιστοριών. Οι ερευνητές βρήκαν ότι η πυκνότητα των TLSs είναι χαμηλότερη στα περισσότερο κινητικώς σταθερά γυαλιά. Και καθώς τα γυαλιά διαμορφώθηκαν μέσω μιας αργής, στρώμα-στρώμα, προσέγγισης, είναι περισσότερο κινητικώς σταθερά από ότι εκείνα που ψύχθηκαν γρήγορα από μια λιωμένη μάζα, έχουν λιγότερα TLSs. Οι ερευνητές επίσης βρήκαν ότι, ενώ τα TLSs τυπικά περιλαμβάνουν μόνο λίγα άτομα, κάποιες φορές μπορεί να περιλαμβάνουν συστάδες εκατοντάδων ή περισσοτέρων ατόμων.
Περισσότερα στη δημοσίευση: Depletion of Two-Level Systems in Ultrastable Computer-Generated Glasses. Physical Review Letters.
Photo Gallery
Πηγή: Γυαλί