{"id":126492,"date":"2023-11-18T07:15:34","date_gmt":"2023-11-18T06:15:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.donnecultura.eu\/?p=126492"},"modified":"2023-11-18T18:39:48","modified_gmt":"2023-11-18T17:39:48","slug":"il-vetro-ai-raggi-x-si-comporta-come-un-liquido-studio-delluniversita-di-padova","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.donnecultura.eu\/?p=126492","title":{"rendered":"Il vetro ai raggi X si comporta come un liquido – Studio dell’Universit\u00e0 di Padova"},"content":{"rendered":"

“Quando si comincia a irraggiare un vetro quest\u2019ultimo risponde come una molla, ovvero elasticamente… “<\/strong><\/p>\n

VETRI ESPOSTI AI RAGGI X<\/b><\/p>\n

Osservato per la prima volta il comportamento di questo materiale quando raggiunge\u00a0il punto di cedimento tramite irraggiamento con raggi X.<\/b><\/p>\n

Non si comporta pi\u00f9 come un solido, ma come un liquido.<\/b><\/p>\n

Un vetro \u00e8, essenzialmente, un liquido che pu\u00f2 fluire e scorrere, ma con tempi estremamente lunghi. Quando la sua temperatura \u00e8 sufficientemente bassa rispetto alla quella di fusione (nota come temperatura di transizione vetrosa), il tempo necessario perch\u00e9 il vetro fluisca \u00e8 praticamente infinito e siamo di fronte a un solido propriamente detto.\u00a0Un vetro a temperatura sufficientemente bassa \u00e8 dunque un solido che, a livello microscopico, conserva la struttura disordinata tipica di un liquido<\/u>\u00a0o \u2013 come a volte si dice \u2013 \u00e8 un \u201cliquido congelato\u2019\u201d.<\/p>\n

I vetri, quindi, si comportano come tutti gli altri solidi:<\/strong> se sottoposti a una piccola trazione esterna si deformano elasticamente come delle molle<\/strong>, sostengono questi sforzi esterni per poi ritornare alla loro forma iniziale una volta eliminata la sollecitazione. Se la trazione porta a una deformazione che supera un valore limite (che dipende dal materiale), i vetri cominciano a presentare una risposta \u201cplastica\u201d:<\/strong> se si smette di tirare il materiale, esso non ritorna pi\u00f9 alla forma iniziale ma resta parzialmente deformato in modo permanente<\/strong>.<\/p>\n

La\u00a0deformazione plastica<\/u>\u00a0corrisponde a una successione di eventi microscopici in ciascuno dei quali un gruppo di una decina di atomi, vicini tra loro, si sposta in maniera coordinata. Sono spostamenti non reversibili e le nuove posizioni atomiche restano tali anche quando la trazione esterna viene eliminata.<\/p>\n

L\u2019accumularsi nei vetri di questi eventi plastici pu\u00f2 dar luogo a fenomeni spettacolari: se un vetro \u00e8 tirato sufficientemente si arriva a un\u00a0punto di\u00a0cedimento<\/u>\u00a0in cui le zone plastiche diventano cos\u00ec numerose da cambiare le propriet\u00e0 del sistema stesso<\/p>\n

. La maggior parte dei vetri a cui siamo abituati (vetri silicati) sono\u00a0fragili<\/i>\u00a0e, al punto di cedimento, si frantumano catastroficamente<\/strong>.<\/p>\n

Altri vetri, come alcune plastiche, sono invece\u00a0duttili<\/i>\u00a0<\/strong>e, al punto di cedimento, cominciano a fluire come farebbe un vero e proprio liquido. Questi processi sono stati studiati in dettaglio con misure macroscopiche andando ad osservare, per esempio, la risposta del sistema a sollecitazioni meccaniche. Molte domande rimangono per\u00f2 ancora aperte, in particolare riguardo al moto degli atomi fino al cedimento.<\/p>\n

Studiare il punto di cedimento in vetri ossidi \u00e8 molto difficile sperimentalmente perch\u00e9 il vetro, in trazione, di solito si frantuma.<\/strong><\/p>\n

Tuttavia irraggiandolo con i raggi X \u00e8 possibile studiare con risoluzione atomica<\/strong> quello che non si pu\u00f2 fare con le classiche tecniche di laboratorio.<\/p>\n

Lo studio del team di ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 di Padova, Universit\u00e0 di Trento, Centro DESY di Amburgo e Universit\u00e0 di Bruxelles guidato dal Professor Giulio Monaco del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell\u2019Ateneo patavino recentemente pubblicato su\u00a0\u00abPhysical Review X\u00bb<\/b>\u00a0con il titolo \u201cReaching the Yield Point of a Glass During X-Ray Irradiation<\/i><\/b>\u201d apre nuove prospettive sulle propriet\u00e0 elasto-plastiche in vetri fragili<\/strong> come, ad esempio, quelli delle finestre delle nostre case.<\/p>\n

Grazie all\u2019uso di luce di sincrotrone prodotta in grandi acceleratori di elettroni, come quello di DESY ad Amburgo, si sono generati fasci di raggi X con dosi di radiazione assorbita miliardi di volte maggiori di quelle utilizzate per uso medico. Quando questi fasci sono stati indirizzati su vetri gli atomi vengono spostati dalla loro posizione iniziale e cominciano a muoversi.<\/strong><\/p>\n

\u00abIl fenomeno \u00e8 stato studiato dal nostro gruppo \u2013\u00a0dice Giulio Monaco team leader della ricerca<\/b>\u00a0\u2013 e abbiamo visto che questi atomi non seguono le leggi della semplice diffusione, ma piuttosto processi pi\u00f9 complessi come l\u2019iper-trasporto. Abbiamo visto come tali meccanismi, originati dall\u2019assorbimento di raggi X, possono essere utilizzati sia per portare il vetro fino al punto di cedimento che per studiare come cambiano le propriet\u00e0 meccaniche alla scala atomica man mano che il vetro si avvicina a tale punto\u00bb.<\/strong><\/p>\n

\u00abSiamo riusciti a seguire come cambia la natura del vetro man mano che procede l\u2019irraggiamento \u2013\u00a0continua Alessandro Martinelli<\/b>\u00a0\u2013. Quando i raggi X vengono assorbiti dal vetro lasciano dei \u201cdifetti\u201d, ovvero atomi spostati rispetto alla propria configurazione di equilibrio. Questo per\u00f2 \u00e8 un effetto non localizzato, cio\u00e8 \u201ctutti\u201d gli atomi attorno al difetto vengono perturbati, e ci\u00f2 si ripercuote a tutto il materiale. Come per un sasso gettato in un punto dello stagno, la posizione in cui la radiazione viene assorbita, le onde generate si propagano sulla superficie con un effetto minore quanto pi\u00f9 lontani si \u00e8 dal punto di impatto\u00bb.<\/p>\n

\u00abPossiamo immaginare i difetti generati dai raggi X come minuscole molle compresse che esercitano una piccola forza sugli atomi vicini. Aggiungendo sempre pi\u00f9 molle, cio\u00e8 aumentando l\u2019assorbimento dei raggi X, siamo stati in grado di monitorare le propriet\u00e0 meccaniche del vetro all\u2019aumentare del numero di difetti generati \u2013\u00a0spiega Francesco Dallari<\/b>\u00a0\u2013. Il processo \u00e8 simile a quello che accade quando un materiale viene compresso o tirato, ma qui il tutto avviene alla scala del decimilionesimo di millimetro\u00bb.<\/p>\n

\u00abQuando si comincia a irraggiare un vetro quest\u2019ultimo risponde come una molla, ovvero elasticamente.<\/strong> Gli atomi si spostano come biglie, con movimenti a velocit\u00e0 (media) costante. Tuttavia aumentando l\u2019irraggiamento, e quindi il numero di difetti, gli spostamenti diventano sempre pi\u00f9 lunghi e intermittenti, con accelerazioni improvvise. Ad un certo punto, per\u00f2, il vetro mostra delle propriet\u00e0 completamente inaspettate: se il numero di difetti \u00e8 abbastanza elevato il sistema non si comporta pi\u00f9 come un solido, ma come un liquido \u2013\u00a0conclude Giulio Monaco\u00a0<\/b>\u2013. Questo comportamento, che caratterizza il punto di cedimento, non era mai stato osservato attraverso l\u2019irraggiamento con raggi X. Questo studio \u00e8 il primo caso di raggiungimento del punto di cedimento tramite irraggiamento con raggi X, dove si osserva la transizione di un solido elastico a un solido plastico. Questo studio apre dunque nuove prospettive per lo studio delle propriet\u00e0 meccaniche nei vetri, con un approccio locale e una risoluzione atomica, ma mostra allo stesso tempo come trasformare un vetro inizialmente fragile in un vetro duttile, con possibile interesse anche a livello di applicazioni\u00bb.<\/p>\n

Link alla ricerca:\u00a0https:\/\/journals.aps.org\/prx\/abstract\/10.1103\/PhysRevX.13.041031<\/a><\/p>\n

Titolo: \u201cReaching the Yield Point of a Glass During X-Ray Irradiation<\/i>\u201d – \u00abPhysical Review X\u00bb 2023<\/p>\n

Autori: Alessandro Martinelli, Federico Caporaletti, Francesco Dallari, Michael Sprung, Fabian Westermeier, Giacomo Baldi e Giulio Monaco.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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