Раскрытие загадки стекла: ученые раскрывают сложную тайну атомной структуры

к Матео Гонсалес
5 Комментарии
Glass Atomic Structure

В революционном исследовании, проведенном профессором Мотоки Сига, исследователи успешно раскрыли сложную атомную структуру стекла, продемонстрировав его уникальные узоры и анизотропию. Этот исследовательский прорыв открывает новые возможности для углубленного изучения стеклянных материалов посредством применения методов искусственного интеллекта и машинного обучения.

Стекло — повсеместный материал с разнообразным применением в нашей повседневной жизни — выполняет различные функции: от изоляции домов до создания экранов в компьютерах и смартфонах. Однако, несмотря на широкое историческое использование, стекло остается научной загадкой из-за его неупорядоченной атомной структуры. Такое запутанное расположение атомов усложняет усилия по всестороннему пониманию структурных свойств стекла и манипулированию ими, что делает разработку функциональных материалов из стекла сложной задачей для ученых.

Достижения в области исследований стекла

Чтобы разгадать скрытые структурные закономерности стеклообразных материалов, исследовательская группа сосредоточилась на изучении кольцеобразных структур внутри химически связанных сеток стекла. Эта группа, в которую входил профессор Мотоки Сига из Центра анализа данных беспрецедентного масштаба Университета Тохоку, разработала новые методы количественной оценки трехмерной структуры и структурной симметрии этих колец, оценивая такие атрибуты, как «округлость» и «шероховатость».

Используя эти индикаторы, исследовательская группа успешно определила точное количество отличительных форм колец, присутствующих как в кристаллическом, так и в стеклообразном кремнеземе (SiO2). Они определили смесь кольцевых структур, уникальных для стекла, и других, напоминающих те, что встречаются в кристаллических образованиях.

Более того, исследователи разработали метод измерения пространственной плотности атомов, окружающих эти кольца, определяя при этом ориентацию каждого кольца. Это исследование выявило наличие анизотропии вокруг колец, что означает, что регулирование атомной конфигурации меняется в разных направлениях. Это структурное упорядочение, связанное с анизотропией колец, согласуется с экспериментальными данными, включая данные дифракции SiO2. Интересно, что определенные области внутри, казалось бы, неупорядоченного и хаотического расположения атомов стеклообразного кремнезема демонстрируют определенную степень порядка или регулярности.

Прорывы и перспективы на будущее

Профессор Сига заметил: «Идентификация структурной единицы и структурного порядка за пределами химической связи остается неуловимой для ученых, несмотря на предыдущие экспериментальные наблюдения. Наш успешный анализ не только способствует пониманию фазовых переходов, таких как стеклование и кристаллизация материалов, но также обеспечивает необходимые математические описания, необходимые для управления структурами и свойствами материалов».

Заглядывая в будущее, Сига и его коллеги планируют использовать эти методы для разработки подходов, основанных на данных, включая машинное обучение и искусственный интеллект, для дальнейшего изучения сферы стеклянных материалов. Это инновационное исследование обещает улучшить наше понимание атомных сложностей стекла и его потенциальных применений.

Ссылка: «Кольцевая анизотропия локального структурного упорядочения в аморфном и кристаллическом диоксиде кремния», авторы Мотоки Сига, Акихико Хирата, Ёхей Онодера и Хироказу Масаи, опубликовано 3 ноября 2023 г. в журнале Communications Materials.
DOI: 10.1038/s43246-023-00416-w

Часто задаваемые вопросы (FAQ) об атомной структуре стекла

Что было основным направлением исследований профессора Мотоки Сиги?

Основной целью исследований под руководством профессора Мотоки Сига было раскрытие сложной атомной структуры стекла и понимание ее уникальных особенностей и анизотропии.

Почему атомная структура стекла считается научной загадкой?

Атомная структура стекла считается научной загадкой из-за неупорядоченного расположения атомов, что затрудняет полное понимание его структурных свойств и манипулирование ими.

Какими методами были выявлены скрытые структурные закономерности стеклообразных материалов?

Исследовательская группа использовала кольцевые структуры внутри химически связанных сеток стекла и разработала новые методы для количественной оценки их трехмерной структуры и структурной симметрии, включая такие атрибуты, как «округлость» и «шероховатость».

Какое значение имеет открытие анизотропии вокруг колец?

Наличие анизотропии вокруг колец указывает на то, что регулирование атомной конфигурации в стекле не является одинаковым во всех направлениях, что согласуется с экспериментальными данными и проливает свет на структурное упорядочение внутри стеклообразного кремнезема.

Какой вклад эти открытия вносят в материаловедение?

Полученные результаты вносят вклад в материаловедение, предоставляя понимание фазовых переходов, таких как стеклование и кристаллизация материалов. Они также предлагают математические описания, необходимые для управления структурой и свойствами материалов.

Каковы будущие направления этих исследований?

Исследовательская группа под руководством профессора Шиги планирует использовать эти методы для дальнейшего изучения стеклянных материалов, включая подходы, основанные на данных, такие как машинное обучение и искусственный интеллект, чтобы улучшить наше понимание атомных сложностей стекла и его потенциальных применений.

Подробнее об атомной структуре стекла

Вам также может понравиться

5 Комментарии

CryptoNerd42 1ТП2Т - 1ТП3Т

Анитропия? что это значит? Хорошее исследование, хотя нуждается в упрощении.

Отвечать
ДжонДоу123 1ТП2Т - 1ТП3Т

Атомная структура стекла настолько сложна, но исследования профессора Сиги — вау! _xD83E__xDD2F_

Отвечать
TechGeek77 1ТП2Т - 1ТП3Т

AI+стекло = будущее?_xD83D__xDE80_ Круто!

Отвечать
Мастер финансов 1ТП2Т - 1ТП3Т

Математика вредит мозгу, но на этих научных вещах можно заработать деньги!

Отвечать
ЭкоВоин_99 1ТП2Т - 1ТП3Т

Это потрясающе! Конечно, это поможет окружающей среде 4.

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский