UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

Des de les finestres de casa, a la comunicació a través de fibra òptica, productes farmacèutics, la indústria del plàstic o l'electrònica orgànica, el desordre és present a les nostres vides. Tots aquests materials comparteixen una característica en comú, la mancança d'ordre a curt abast dels àtoms i molècules que els formen, són el que anomenem un vidre. Aquest desordre suposa avantatges com la transparència, una millor solubilitat, l'elasticitat o l'homogeneïtat, depenent del material i de l'ús que se li vulgui donar.

Però no són tot avantatges. Els vidres són energèticament inestables, el que significa que amb el temps s'aniran reestructurant cap a configuracions més estables. Això implica canvis en les seves propietats, i això pot fer que potser un medicament deixi de ser tan eficaç o que la sola de goma de la sabata passi a ser fràgil i es fracturi en caminar (i ens quedem en mitjons al mig de la muntanya, història real). Aquesta reestructuració dels constituents del vidre es veu afavorida en augmentar la temperatura, atès que els àtoms i les molècules tindran una major mobilitat, que facilitarà que el sistema explori configuracions més estables. Tant és així que, a certa temperatura, la temperatura de transició vítria, el sistema adquireix mobilitat suficient com per transitar a l'estat d'equilibri, el líquid sotarefredat. Aquest és un líquid molt viscós, però un líquid al cap i a la fi, que podrà fluir lentament i reconfigurar-se d'acord als estímuls externs.  

Davant d'aquest escenari, un arriba a la conclusió que, considerant l'extens ús dels vidres en el nostre dia a dia, els processos físics que regulen el comportament dels vidres en funció del temps i de la temperatura s'haurien de conèixer i entendre en detall a dia d'avui, i no és així. Són processos complexos, que s'estudien des de fa més de 100 anys i que cap teoria ha pogut explicar al complet.

Fins ara es coneix que la reestructuració del vidre durant la transició vítria té lloc a partir de l'anomenada relaxació cooperativa, en la qual algunes zones del vidre, que presenten una major mobilitat, indueixen el moviment en les zones adjacents, produint una reestructuració col·lectiva, que ocorre de forma pràcticament homogènia en tot el vidre, guanyant mobilitat de forma progressiva.

En aquest article, demostrem que això no és sempre així. Sota condicions específiques, el pas de vidre a líquid sotarefredat té lloc a partir de l'aparició de zones de líquid, amb alta mobilitat, que creixen i s'expandeixen ràpidament cap a les regions més estables del vidre, arribant a distingir dues zones amb mobilitat molt diferenciada, el líquid i el vidre. Perquè això passi, les mobilitats del vidre original i del líquid han de ser molt diferents i aquesta diferència depèn fortament de la temperatura a la qual es troba el vidre. A l'article mostrem que el mecanisme pel qual el vidre transitarà al líquid dependrà exclusivament de la temperatura a la qual es troba i serà independent de la seva estabilitat inicial. Per poder assolir aquest resultat ha estat imprescindible l'ús de sistemes a la nanoescala (capes primes) i tècniques experimentals com la nanocalorimetria, que permet mesurar en rangs de temperatura i temps inaccessibles mitjançant tècniques experimentals convencionals.  

Aquest és un resultat que obre la porta a noves teories que permetran entendre en major extensió el procés de reestructuració dels vidres, de vital importància per estendre el seu ús a un nombre més gran d'aplicacions.