Encuentran un nuevo estado de la materia: el líquido vítreo



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La materia que nos rodea tiene tres estados, sólido, líquido o gaseoso, caracterizados por el diferente grado de movilidad de sus moléculas. Pero también, en ambientes más extremos o en laboratorios, aparecen más estados, como plasma o Condensados ​​de Bose-Einstein.

Esta semana, un equipo de investigadores de la Universidad de Konstanz en Alemania informó sobre el descubrimiento de un nuevo estado de la materia, el líquido vítreo. Lo más interesante es que sus observaciones contribuyen a estudiar el problema de la transición vítrea, es decir, el paso de líquido a vidrio y viceversa. Sus avances fueron publicados en » procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias«.

Si bien es muy común, el video es un sólido cuyo comportamiento no se comprende del todo bien. Los sólidos se forman normalmente cuando las moléculas de un líquido están dispuestas firmemente en una estructura cristalina regular. Pero este no es el caso con el video: en cambio, las moléculas están «congeladas», amorfas, sin que se produzca esta cristalización. Curiosamente, los científicos aún no comprenden todos los detalles de este proceso; eso es lo que se conoce como el problema. lentes de transición.

Se mueve pero no gira

Esta semana, un estudio de dos investigadores de la Universidad de Konstanz, Andreas Zumbusch es Matthias fuchs, dio detalles interesantes sobre esto.

Lo hicieron gracias a un experimento basado en coloides elipsoidales plástico: un coloide es una partícula sólida, aproximadamente una millonésima parte de un metro, que está suspendida en una solución. Los coloides pueden ser esféricos, por ejemplo, o elipsoidales, como en este caso.

¿Qué tienen que ver estos coloides con el vítreo? Resulta que los científicos que trabajan para investigar la transición vítrea a menudo utilizan suspensiones coloidales, porque exhiben muchos de los comportamientos que aparecen en las partículas que componen este sólido.

Se suelen utilizar coloides esféricos, pero en este caso Zumbusch y Fuchs utilizaron coloides elipsoidales. Gracias a eso lo observaron las partículas individuales de estos coloides pueden moverse pero no rotar, que hasta ahora no se había observado.

La explicación, en el grupo

“Gracias a su forma diferente – comentó Andreas Zumbusch en un comunicado – nuestras partículas tienen una orientación, no como las partículas esféricas, lo que genera un nuevo repertorio de comportamientos no estudiado hasta ahora. «

Al probar diferentes concentraciones de estos coloides, suspendidos en una solución adecuada, observaron su comportamiento a través de un microscopio confocal. De esta forma, observaron que con ciertas densidades de partículas se detiene su movimiento y que se forman «estructuras locales» (grupos) de partículas con una orientación similar (como se ve en la imagen del artículo, en estas líneas).

Estas estructuras interactúan espacialmente entre sí y generan lo que los investigadores han definido como líquido vítreo: de hecho, su característica más importante es la de impedir la formación de un cristal, de moléculas bien ordenadas, como lo exigen las leyes de la termodinámica.

De hecho, los investigadores observaron que hay dos transformaciones distintas en las moléculas, que compiten entre sí.

«Esto es increíblemente interesante desde un punto de vista teórico», dijo Matthias Fuchs. Como comentó, sus experimentos brindan evidencia largamente esperada durante décadas, y esto lo permite la predicción de la existencia del líquido vítreo ya no es una hipótesis.

Según los autores, estas observaciones también pueden ser interesantes más allá del vidrio, como en sistemas biológicos complejos o galaxias, e incluso pueden afectar el diseño de dispositivos cristalinos.

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