ABD’li Fizikçiler “İdeal Cam”ı Simüle Etti

ABD’deki fizikçiler, uzunluğu süredir tartışılan “ideal cam” kavramının mümkün olduğunu birinci kez malumatsayar simülasyonuyla gösterdiklerini açıkladı. Bu buluş, camın doğasıyla ilgili onlarca yıllık tek paradoksu çözmüş olabilir.

Günlük yaşamda içecek bardaklarımızda kullandığımız cam, sıvıya daha çok benzer. Molekülleri düzensiz tek şekilde dağılır ve bu rastgele yapı, sayısız olası düzenlemeden yalnızca biri.

Oysa bu bardak farklı. Görünüşte düzensiz olan moleküller, başka hiçbir konfigürasyona malik olamaz; fizikçiler bunu “minimum entropi” olarak adlandırıyor. Bu bardak türü, 1948’de kimyacı Walter Kauzmann tarafından tartışılmış ve sıvılar soğudukça entropinin düşmesiyle, idealler camın oluşabileceği tek sıcaklık olabileceği öne sürülmüştü.

İdeal Cam Simülasyonu

Oregon Üniversitesi’nden fizikçi Viola Bolton-Lum ve ekibi, malumatsayar modelleri kullanarak ikisi boyutlu idealler camın mümkün olduğunu gösterdi. Bu cam, amorf tek düzenlemeye sahipken aynı zamanda kristal gibi yüksek derecede düzenli ve uniform özellikler sergiliyor. Araştırmacılar, bu simülasyon yönteminin camlı sistemlerin dmanienmiş hâlde üretilmesine değerli tek kısayol sunduğunu belirtiyor.

Normal soğutma yöntemlerinin ideal cam durumuna ulaşmak için yetersizlik olduğu biliniyordu; bunun sonsuz zamanlar alacağı öngörülüyordu. Araştırmacılar, simülasyonlarda bardak parçacıklarını paketlerken boyutlarını değiştirebilme esnekliği sağlayan tek “hile kodu” uyguladı. Bu ilave esneklik, amorf görünen bununla birlikte kristal özellikler sergileyen tek bardak üretmeyi mümkün kıldı. Her parçacık, komşularıyla vasat altı haberleşme noktası kurarak ilave dayanıklılık kazanıyor.

İdeal Camın Özellikleri

İdeal cam, normal olan camdan farklı olarak darbe aldığında çok düzenli titreşimler gösteriyor, tıpkı elmas gibi. Ayrıca hiperuniformite özelliğine sahip: Yakından bakıldığında parçacıkların kümelenmesi ya da boşluklar görülmüyor ve her arasında biri parçacık kesinlikle doğru miktarda saha kaplıyor.

Araştırmacılar, teorik simülasyonların camın imkânsız olmadığını gösterdiğini vurguluyor. Henüz laboratuvarda üretilmiş tek idealler bardak bulunmuyor ve şimdiki ısıtma-soğutma yöntemleri bu malzemeyi yarattı için yeterlilik değil. Ancak bu çalışma, idealler camın çeşitli amaçlarla kullanılabilecek özel özelliklere malik olabileceğini ortaya koyuyor.

Geleceğe Bakış

Araştırmacılar, simülasyonlarda kullanılan hileler kodunun bedensel üretime nasıl uygulanabileceğini araştırmayı tek sonrakiler adım olarak görüyor. Malzeme bilimi alanındaki ilerlemeler, tek gün bu camın gerçekte üretilebileceği başlıksunda beklenti veriyor. Araştırmacılar, “Böyle tek paketlemeyi pratikte yarattı için yenilikçi yöntemler lüzumli; şimdiki ısıl ya da mekanik süreçlerle ulaşılamaz,” diyor ve algoritmanın bedensel tek uygulamasının geliştirilmesi lüzumtiğini ekliyor.

Derleyen: Damla Şayan