11/02/2015 - Neue Methode zur indirekten Messung der Viskosität der Glasmaterialien in wenigen Minuten

Menéame

Ein Team von Wissenschaftlern aus der Autonome Universität Barcelona (UAB), das Forschungszentrum MATGAS, Universität La Sapienza in Rom und am Polytechniker aus Mailand die ultraviskösen Eigenschaften der Flüssigkeit (experimentell nicht bei ausreichend niedrigen Temperaturen) mit den elastischen Eigenschaften des entsprechenden Glases in Verbindung gebracht haben, die schnell durch optische Techniken und Synchrotronstrahlung gewonnen werden.

Diese Eigenschaften werden nach dem Altern des Glases gemessen, so dass es theoretisch unerlässlich ist, Proben zu verwenden, die während geologischer Zyklen gealtert wurden. Die Forscher haben jedoch ultrastabile Glasscheiben in kurzen Zeitabschnitten (von einigen Minuten bis zu einigen Stunden) durch eine sogenannte "physikalische Dampfdeposition" gebildet werden.

Glas ist ein festes Material, aber mit einer so ungeordneten Struktur, dass man sie als Flüssigkeiten mit außergewöhnlich hoher Viskosität. Tatsächlich fließen sie wie Flüssigkeiten, aber bei niedrigen Temperaturen ist die molekulare Mobilität so niedrig, dass ihre experimentelle Beobachtung nicht durchführbar ist.

Die von den Physikern der UAB Cristian Rodríguez-Tinoco und Javier RodrÍguez-Alte synthetisierten Glaser wetteifern in Stabilität mit Bernsteinen, die über mehrere Millionen Jahre auf natürliche Weise alt werden, wodurch Viskositätsmessungen in Glas möglich sind, die denen in der Astenosphäre, dem oberen Bereich des Erdmantels, gleichwertig sind.

Eine unerwartete Schlussfolgerung

Die Viskositätsmessungen dieser Materialien haben zu einer unerwarteten Schlussfolgerung geführt. Obwohl die heutigen Modelle voraussehen, dass die Glase nicht mehr unter eine bestimmte Temperatur fließen, zeigen die Ergebnisse dieser Studie zum ersten Mal, dass dies in Wirklichkeit nicht der Fall ist, so dass die aktuellen Theorien über diesen Zustand der Materie möglicherweise nicht korrekt sind.

Wissenschaftler haben experimentell bewiesen, dass ausgeglichene Glasscheiben in spürbarer Weise bei endlichen Temperaturen fließen und eine der Säulen der Theorien des Glaszustands in Frage stellen.

Der Fortschritt bei der Kenntnis dieser so genannten ultrastabilen Glase hat auch praktische Auswirkungen, da sie für Anwendungen wie die Herstellung stabilerer pharmazeutischer Verbindungen gegen Kristallisation oder ihre Verwendung in elektrolumineszierenden organischen Geräten (OLEDs) aufgrund ihrer höheren thermischen Stabilität und einer geringeren Degradation gegenüber der Absorption von Gasen, wie etwa Wasserdampf, von Bedeutung sein könnten, wodurch diese Geräte länger arbeiten können, ohne die Auswirkungen von Umweltstörungen zu spüren. 

Bibliographische Referenz:

Eva Arianna Aurelia Pogna, Cristian Rodríguez-Tinoco, Giulio Cerullo, Carino Ferrante, Javier Rodríguez-Viejo, and Tullio Scopigno. "Probing equilibrium glass flow up to exapoise viscosities". PNAS 2015 Febrero 9, 2015, doi:10.1073/pnas.1423435112.

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UAB

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