Mysterie van 'vloeibaar' glas opgehelderd
Als het over glas gaat, is er altijd wel een pedante zak die opmerkt dat glas feitelijk een vloeistof is. Een voldoende ingelezen persoon zal antwoorden dat die vaststelling berust op onwetendheid over hoe glas vroeger gemaakt werd. Maar nu blijkt die pedante zak toch een beetje gelijk te hebben.
Onderzoekers van de Canadese Universiteit van Waterloo onderzochten glas in de wetenschappelijke zin. Het spul waarvan wij onze ramen en flessen maken is namelijk slechts een van de vele glassen. Iedere vaste stof waarvan de atomen niet geordend zijn, wordt door wetenschappers als glas beschouwd. Daaronder kunnen ook polymeren en metalen vallen.
En glazen zijn fascinerende dingen, zo zegt professor James Forrest: "Bij lage temperaturen zijn ze een vaste stof en bij hogere temperaturen een vloeistof. Het oppervlak van glazen polymeren zou niet moeten lopen onder de overgangstemperatuur, maar dat doen ze toch."
Om uit te vinden hoe dat komt, maakten Forrest en zijn team minuscule trapjes van glazen polymeren, waarbij iedere trede ongeveer 100 nanometer groot was - 10.000 keer zo klein als de dikte van een menselijke haar. Vervolgens hielden ze bij hoe de treden veranderden in verschillende omstandigheden.
Ze ontdekten dat zo'n glazen polymeer onder die temperatuur grotendeels een vaste stof heeft, maar dat een klein laagje aan de oppervlakte vloeibaar blijft. Daarbij ontwikkelden ze meteen een wiskundig kader waarmee de manier berekend kan worden waarop de glazen polymeren veranderen in verschillende omstandigheden.
De ontdekking is van belang voor de nanotechnologie. Alle plastics worden namelijk gemaakt van polymeren en de overgrote meerderheid is glas. Doordat nu een stuk beter te voorspellen is hoe die bouwstoffen zich gedragen op nanoschaal, kunnen ingenieurs de stoffen een stuk effectiever inzetten.
