Forskare har länge funderat över ursprunget till känsliga kors och tvärfasetterade mönster som vanligtvis finns på ytorna på trasigt material. Typiska sprickhastigheter i glas överstiger lätt en kilometer per sekund, och trasiga yta kan vara mycket mindre än en millimeter. Eftersom ytstrukturen bildas varar en liten bråkdel av en sekund, processerna som genererar dessa mönster har i stort sett varit ett mysterium.

Nu finns det en väg runt detta problem. Att ersätta hårt glas med mjuka men spröda geler gör det möjligt att bromsa sprickorna som fäller sprickor till bara meter per sekund. Denna nya teknik har gjort det möjligt för forskare Itamar Kolvin, Gil Cohen och prof. Jay Fineberg, vid hebreiska universitetet i Jerusalems Racah Institute of Physics, att reda ut de komplexa fysiska processerna som sker under fraktur i mikroskopiska detaljer och i realtid.

Deras arbete belyser hur brutna ytmönster bildas. Ytfasetter avgränsade av steg bildas på grund av ett speciellt "topologiskt" arrangemang av sprickan som inte lätt kan ångras, ungefär som en knut längs en sträng inte kan lösas upp utan att dra hela strängens längd genom den.

Dessa "sprickknutar" ökar ytan som bildas av en spricka, därigenom skapa en ny plats för att släppa ut den energi som krävs för materialfel, och därmed gör material svårare att bryta.

"De komplexa ytorna som vanligtvis bildas på något spräckt föremål har aldrig förståtts helt, "sa prof. Jay Fineberg." Även om en spricka skulle kunna bildas helt platt, spegelliknande sprickytor (och gör det ibland), generellt komplexa fasetterade ytor är regeln, även om de kräver mycket mer energi att bilda. Denna studie belyser både hur så vackra och invecklade mönster uppstår i frakturprocessen, och varför sprickan inte kan avstå från dem när de väl har bildats. "

Denna fysiskt viktiga process ger ett estetiskt exempel på hur fysik och matematik sammanflätas för att skapa invecklad och ofta oväntad skönhet. Forskningen visas i Naturmaterial .