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Estamos un paso más cerca de entender por qué el vidrio es tan resistente

© Sputnik / Vladímir Astapkovich / Abrir banco de fotosLa producción de una decoración navideña de vidrio
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Romper el cristal de una ventana o el de un vaso es fácil, pero hacer lo mismo con un vidrio sólido puede resultar difícil o directamente imposible. Y es que se trata de un material mucho más resistente de lo que debería ser técnicamente. Sobre todo si uno observa su composición molecular. ¿A qué se debe?

Utilizando un modelo informático, un equipo internacional de científicos intentó averiguar cómo las partículas dentro de este tipo de vidrio permiten hacerlo tan resistente, a pesar de que tiene una estructura molecular desordenada. Durante su investigación se dieron cuenta de que la fuente de su fuerza puede encontrarse en un pequeño grupo de componentes.

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Resulta que unas partículas del vidrio sólido suelen formar la llamada columna vertebral portadora de fuerza antes de que el material se enfríe por completo, abandonando así su estado inestable y viscoso. Los cálculos mostraron que el esqueleto de estas partículas dentro del vidrio viscoso alcanza el umbral de percolación, es decir, el punto en el que su red pasa a ser lo suficientemente densa como para brindar una fuerza mayor al material. Los investigadores consideran que esta solidez se alcanza gracias a un "sistema trabado".

"A temperatura cero, el sistema trabado mostrará correlaciones de largo alcance en condiciones de estrés debido a su red de percolación interna", explicó el físico chino Hua Tong, de la Universidad Jiao Tong de Shanghái.

El vidrio pertenece a un grupo de sustancias sólidas amorfas que carecen no solo del orden de largo alcance —caracterizado por la geometría mutua de átomos y moléculas que se repiten a distancias indefinidamente largas—, sino también del patrón de rejilla que puede hallarse en los cristales.  En estas circunstancias es el pequeño grupo de partículas el que ayuda al vidrio sólido a aguantar la presión en medio del caos y el desorden molecular dentro de su estructura. 

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Sin embargo, para incrementar la fuerza del vidrio esas partículas deben filtrarse lo suficiente a través del material. El nuevo estudio explica cómo se filtran durante la transición vítrea. Los investigadores sugieren que algunas de las partículas deben estar conectadas entre sí con al menos dos lazos fuertes, incluso si la mayor parte de sus componentes está desordenada.

El desarrollo de un vidrio más resistente y duradero puede resultar útil en un gran número de productos, desde utensilios de cocina hasta teléfonos inteligentes. Los autores del estudio esperan que sus hallazgos conduzcan al desarrollo de nuevas y prácticas innovaciones para este material.

"Nuestros hallazgos pueden abrir un camino hacia una mejor comprensión de sólidos amorfos desde una perspectiva mecánica", concluye el coautor del estudio Hajime Tanaka, de la Universidad de Tokio.
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