Är glas fast eller flytande? Den här frågan, som har debatterats kraftigt av specialister på området i några decennier, har just svarats på nytt:"Glas är en icke-jämvikt, icke-kristallint tillstånd av materia som verkar fast på en kort tidsskala men kontinuerligt slappnar av mot det flytande tillståndet. "

En mer genomarbetad alternativ definition är denna:"Glas är en icke-jämvikt, icke-kristallint kondenserat materialtillstånd som uppvisar en glasövergång. Glasögonets struktur liknar den hos deras förälder superkylda vätskor (SCL), och de slappnar av spontant mot SCL -tillståndet. Deras yttersta öde, i gränsen för oändlig tid, är att kristallisera. "

"Det finns flera definitioner av glas, men de flesta av dem innehåller allvarliga fel, "sa Edgar Dutra Zanotto, en av författarna till den nya definitionen. "Många definitioner säger att ett glas är ett fast, och andra säger att det är ett isotropiskt material [vars egenskaper är desamma i alla riktningar], men många glasögon är inte det. "

Tillsammans med John C. Mauro, Professor i materialvetenskap och teknik vid Penn State University i USA, Zanotto publicerade en artikel där han hävdar att "[glas] strukturen skiljer sig mycket från fasta ämnen. Glas slappnar av kontinuerligt och kristalliseras." Artikeln publicerades i Journal of Non-Crystalline Solids .

Forskaren påpekar att dussintals artiklar redan har placerat glas utanför kategorin fasta ämnen på grund av tre egenskaper. En av dem är att glasstrukturen är mycket lik den för vätskorna från vilka det bildas. Ett annat är att glas flödar (deformeras) spontant över tiden som svar på minimalt tryck, som kan vara mindre än tyngdkraften. Kristallina fastämnen deformeras endast som svar på yttre tryck som är omvänt proportionellt mot temperaturen. Ju lägre temperatur, ju större tryck som måste appliceras på ett kristallint fast ämne för att deformera det, Zanotto förklarade.

"Å andra sidan, varje positivt tryck eller spänning som skiljer sig från noll är tillräckligt för att ett glas ska flöda vid vilken temperatur som helst, "sa han." Den tid det tar att deformeras beror främst på temperatur och kemisk sammansättning. Om temperaturen till vilken glaset skickas är nära noll Kelvin [absolut noll], det kommer att ta oändligt lång tid att deformeras, men om det är uppvärmt, det kommer genast att börja flöda. "

Den tredje egenskapen som skiljer glas från ett fast material är att i slutet av dess existens, det kristalliserar så småningom, medan en kristall, till exempel, varken flyter eller kristalliseras eftersom det redan är i fast tillstånd. Baserat på dessa tre egenskaper, Zanotto och Mauro föreslår att glas definieras som en "frusen vätska" - ett material med strukturen hos en vätska som har frysts utan att kristallisera genom att kylas till en viss temperatur, kallas glasövergångstemperaturen.

"Det tog oss lång tid att sammanföra dessa begrepp om fast och flytande, kristall och icke-kristall, och fryst, som i artikeln har betydelsen av ett tillfälligt tillstånd, och för att komma fram till den moderna förbättrade definitionen av glas, Sa Zanotto.

Uppvärmd debatt

Initiativet att föreslå en ny definition av glas uppstod när Zanotto höll Turners minnesföreläsning, med titeln "Glassmyter och underverk, "under Society of Glass Technology (SGT) hundraårskonferens vid University of Sheffield i Storbritannien i september 2016. Zanotto är den första brasilianaren som har blivit inbjuden att hålla föreläsningen.

Höll vid universitetet sedan 1966, Turner Memorial Lecture har hållits av sådana armaturer som Sir Harry Kroto (1939-2016), som vann Nobelpriset i kemi 1996 för upptäckten av fullerener (allotroper av kol, även kända som kolnanorör); Sir Alastair Pilkington (1920-95), som uppfann flottörprocessen som används över hela världen för att göra glasplåt; och Larry L. Hench (1938-2015), uppfinnaren av bioglas.

En av frågorna som Zanotto tog upp under föreläsningen var exakt om glas är ett fast ämne eller en vätska. Frågan resulterade i en het debatt med flera forskare i publiken, och särskilt Arun Varshneya, Emeritus professor i glasvetenskap och teknik vid Alfred University i USA, en välkänd "glasguru" och författare till en av de mest lästa böckerna om glas i världen.

Efter diskussionen, Zanotto började utbyta mejl med Varshneya och skriva vad som skulle bli Journal of Non-Crystalline Solids artikel, i syfte att motbevisa tanken att glas är ett fast, som förespråkats av den indianfödda amerikanska forskaren.