Bilim adamları silika camında gizli yapısal düzenlilikler keşfettiler
Cam düzensiz yapıya sahip temel bir malzemedir. Yıllar boyunca uzun ömürlü olmasına rağmen atom bileşimi hala bilim adamlarını şaşırtıyor.
Bir grup araştırmacı, camsı malzemelerde gizli yapısal düzenlilikler hakkında daha fazla bilgi edinmek için kimyasal olarak bağlanmış cam ağlardaki toroidal şekillere odaklandı. Ekip, halkaların üç boyutlu yapısını ve yapısal simetrileri ölçmek için yeni ölçümler geliştirdi: “pürüzlülük” ve “yuvarlaklık”.
Bu göstergeler, bilim adamlarının kristal ve camsı silikadaki (SiO2) temsili halka formlarının tam sayısını belirlemesine yardımcı olur. Cama özgü halkalar ile kristal halkalara benzeyen halkaların bir karışımını buldular.
Dahası, bilim insanları her halkanın yönünü belirleyerek halkaları çevreleyen uzaysal atom yoğunluğunu ölçmenin bir yolunu buldular.
Anizotropi olarak bilinen bir olgu olan, atom konfigürasyonunun halka etrafındaki her yönde düzgün bir şekilde organize edilmediğini gösterdiler. Bu halka kaynaklı anizotropi ile ilişkili yapısal düzen, SiO2 kırınım verileri gibi deneysel kanıtlarla tutarlıdır.
Ayrıca camsı silikada düzensiz ve kaotik bir atomik düzenleme görülmesine rağmen, atomların dizilişinin belirli bir düzeyde düzen veya düzenlilik izlediği belirli bölgelerin olduğu da keşfedilmiştir.
Tohoku Üniversitesi Eşsiz Veri Analiz Merkezi’nden Profesör Motoki Shiga dedi ki, “Kimyasal bir bağın dışındaki yapısal birlik ve düzen uzun süredir deneysel gözlemlerle öne sürülüyordu, ancak bunların tanımlanması şimdiye kadar bilim adamlarının elinden kaçmıştı. Ayrıca, başarılı analizimiz malzemelerin vitrifikasyon ve kristalleşmesi gibi faz geçişlerinin anlaşılmasına katkıda bulunuyor ve Malzemelerin yapılarını ve özelliklerini kontrol etmek için gereken matematiksel açıklamalar.
Gelecekte bilim insanları bu teknikleri camsı malzemeleri keşfetmeye yönelik prosedürler geliştirmek için kullanacaklar. Bu prosedürler, makine öğrenimi ve yapay zeka gibi veriye dayalı yöntemlere dayanır.
Dergi referansı:
- Motoki Shiga, Akihiko Hirata, Yohei Onodera ve Hirokazu Masai. Amorf ve kristal silikon dioksitte yerel yapısal düzenlemenin anizotropisi. İletişim materyalleri. Dijital Kimlik: 10.1038/s43246-023-00416-w
