Možná to zní zvláštně, ale sklenice, ze které pijete ranní kávu nebo pivo, je z pohledu fyziky spíše zmatenou tekutinou než pevnou látkou. Její molekuly jsou uspořádány chaoticky, jako by někdo náhle zmrazil rozbouřenou vodu. Desetiletí se vědci přeli, zda může existovat něco lepšího: dokonalé, stabilní sklo, které se chová jako drahý krystal.
V mé praxi se málokdy setkávám s tím, že by počítačová simulace mohla změnit budoucí průmysl výroby displejů nebo technologií, ale tohle je ten moment. Fyzici z University of Oregon totiž právě prolomili „Kauzmannův paradox“, který trápil vědu od roku 1948.
V čem je problém s vaším obyčejným sklem?
Když se tekutina ochlazuje, její molekuly se zpomalují. U běžného skla se ale „zaseknou“ v náhodném nepořádku. Ideální sklo by mělo být jiné. Představte si to jako kufr plný oblečení:
- Běžné sklo: Věci jsou tam prostě naházené a kufr jde stěží zavřít.
- Ideální sklo: Věci jsou poskládány tak precizně, že nezbývá ani milimetr volného místa a nic nejde přesunout jinak.
Právě tato „minimální entropie“ dělá z materiálu něco, co vypadá jako chaos, ale vnitřně je to pevnější než cokoli, co známe.
„Cheat kód“, který změnil fyzikální zákony
Tým pod vedením Violy Bolton-Lum zjistil, že běžným chlazením ideální sklo nevyrobíte – trvalo by to doslova věčnost. Takže použili trik. V digitální simulaci dovolili částicím během balení měnit svou velikost.
Zajímavé články:
Tato flexibilita umožnila částicím zapadnout do sebe s neuvěřitelnou přesností. Výsledek? Každá částice má přesně šest sousedů, o které se opírá. To materiálu dává stabilitu diamantu, i když strukturou zůstává amorfní.
Proč by nás to mělo v Česku zajímat?
Možná si říkáte, že je to jen teorie. Ale vzpomeňte si na odolnost svých telefonů nebo kvalitu optiky v českých sklářských hutích. Pokud se tento „algoritmus“ podaří přenést do reality, můžeme se dočkat:
- Materiálů, které se při nárazu netříští chaoticky, ale vibrují naprosto jednotně.
- Povrchů s nulovými mikro-mezerami, které nepropustí ani jedinou nečistotu.
- Nové generace super-pevných bioplastů a kompozitů.
Jak poznat ideální sklo v praxi?
Zatím ho v obchodě nekoupíte, ale vědci už vědí, jak by vypadalo. Na rozdíl od běžného skla vykazuje tzv. hyperuniformitu. Když se na něj podíváte pod mikroskopem, neuvidíte žádné shluky ani prázdná místa. Každá částice zabírá přesně tolik prostoru, kolik má.
Sami vědci přiznávají, že teď musíme najít cestu, jak onen „digitální trik“ zopakovat v továrně. Tradiční pece na to nebudou stačit. Bude to vyžadovat zcela nový přístup k manipulaci s hmotou na molekulární úrovni.
Dokážete si představit displej telefonu, který je v podstatě nezničitelný jako diamant, ale průhledný jako sklo? Podělte se o svůj názor v komentářích, jestli věříte, že se takové technologie dočkáme v příští dekádě.
