جمعه ۳ مه ۲۰۱۳

Image: Kanko from Nagasaki, Japan, Wikimedia

به لیوان یخ‌چای نگاهی بیاندازید: شیشه‌ی لیوان، ماده‌ئی بی‌شکل است یعنی مولکول‌های شیشه برخلاف مولکول‌های بلور یخ درون همان لیوان هیچ نظمی ندارند. شیشه جامد است اما ساختار بلوری ندارد. الساندرو کانسولو، فیزیکدان علوم فوتونی در آزمایشگاه ملی‌ بروک‌هیون، توضیح می‌دهد که می‌توان شیشه را نوعی شاره فرض کرد اما گران‌روی این شاره آن‌قدر زیاد است که مانع از نظم‌یابی مولکول‌ها می‌شود. ویژگی دیگر شیشه تغییر حالتی‌ست که به گذار مایع به شیشه معروف است. کانسولو می‌گوید که برخلاف فرآیند یخ‌زدن آب، یعنی ماده‌ئی که به شیشه تبدیل می‌شود بی‌شکل می‌ماند. در این وضعیت واهلش نیز مشاهده می‌شود مثلاً اگر با موج صوتی حالت تعادل شیشه را برهم بزنید موج صوتی در زمانی متناهی می‌میرد، در حالی‌که بازآرایی‌ مولکول‌ها در چنین ماده‌ئی وجود ندارد.

این میرایی نکته‌ئی اسرارآمیز است زیرا ظاهراً برخلاف بیشتر مایعات فروافت موج هیچ ارتباطی با حرکت مولکول‌ها ندارد و به خصوصیتی ایستا بستگی دارد یعنی نبود ِ نظم ساختاری. در آخرین مقاله‌اش در نشریه‌ی فیزیک ماده‌ی چگال کانسولو داده‌های طیف‌نمایی پراکندگی غیرکش‌سان پرتوهای x از نمونه‌ی گلیسیرین (IXS) تحت فشارهای مختلف و داده‌های جذب امواج فرا صوتی را گزارش کرده است. گلیسیرین مایعی شیشه‌ساز است . کانسولو بر اساس مقایسه داده های پراکندگی و جذب امواج فراصوتی، دو فرآیند واهلش کند و تند را از هم تمیز داده است. در فرآیند واهلش کند سرعت صوت با افزایش بس‌آمد بیشتر می شود . اما در فرآیند واهلش تند در امواج صوتی هیچ تفرقی مشاهده ‌نمی شود. کانسولو انتظار دارد که این رفتارهای متضاد در همه‌ی مواد شیشه‌ساز هنگام ذوب وجود داشته باشد. این نتیجه‌ی جدید خصوصیات کمّی تفرق صوت براساس نظریه‌های جدید را به‌دست می‌دهد و می‌تواند تکلیف بحثی قدیمی در باره‌ی دینامیک مواد شیشه‌ساز را روشن کند.

کانسولو در سال ۲۰۰۹ به گروه‌ مدیریت علوم فوتونی پیوست تا در ساخت خط باریکه‌ی پراکندگی ناکش‌سان پرتوهای x در چشمه‌‌ی دوم نور سنکروترونی ملی (NSLS-II) شرکت داشته باشد. او پژوهش‌های خود را در چشمه‌ی فوتون پیشرفته (APS) در آزمایشگاه ملی آرگان انجام داده است. او امیدواراست که بتواند با آغاز کار NSLS-II در سال ۲۰۱۵ و تفکیک‌دهی‌ و کنتراست بیشتر طیف‌نمایی در خط باریکه‌ی IXS پژوهش خود را ادامه دهد: « این فرض که انگیختگی‌های پربس‌آمد درون نمونه به‌دام می‌افتند و منتشر نمی‌شوند یکی از موضوع‌های بحث‌برانگیز است . بسیاری از مسائل حل‌نشده در باره‌ی انگیختگی‌های پربس‌آمد در مواد شیشه‌ساز راتفکیک دهی بیشتر حل خواهد کرد.»

منبع:

Spectroscopy Aids Researcher Studying Glass
Friday 3 May 2013
Laboratory Equipment
http://www.laboratoryequipment.com/news/2013/05/spectroscopy-aids-researcher-studying-glass