Att stirra genom glasmålningarna i Londons Westminster Abbey kan väcka minnen lika mångsidiga och levande som fönstren själva, men till John Mauro, Penn State glasforskare, fönstren väckte ett försök att bättre förstå vetenskapen bakom de ikoniska portalerna till historien.

I januari 2018 -numret av Journal of the American Ceramic Society , Mauro rapporterar om undersökningen av 1200-talets glas och skingrade myten om att katedralglas är tjockare i botten på grund av glasviskositet, eller dess långsamma övergång till en vätska. Även om det har fastställts tidigare, men Mauro, tillsammans med tre andra forskare, bestämde att vetenskapen var avstängd med 16 storleksordningar.

Vad betyder det? Det betyder att fönstren övergår till en vätska mycket snabbare än man tidigare trott. Dock, övergången är fortfarande alldeles för långsam för en märkbar skillnad. Till exempel, det skulle fortfarande ta miljarder år att förändra glasets form i nanostorlek.

"Det var väldigt roligt att direkt ta upp en urban legend som har fångat allmänhetens fantasi i så många decennier, "sa Mauro, professor i materialvetenskap och teknik. "Glasartade material har fångat mänsklighetens uppmärksamhet i årtusenden, och jag hoppas att detta arbete kommer att bidra till att uppmärksamma den spetsiga fysik och kemi som fortfarande gömmer sig i dessa gamla och vackra material. "

Mauros team hittade flera möjligheter till förbättring av vetenskapen om katedralglasflöde.

Först, tidigare publikationer betraktade moderna sodakalksilikat- och germania -glaskompositioner snarare än att direkt överväga en riktig medeltida katedralglaskomposition. Tidigare arbete inkluderade inte heller några tydliga vätskeflödesberäkningar och baserades på mätningar som utfördes för decennier sedan i fd Sovjetunionen.

Detta arbete resulterade i en ny teori, Mauro-Allan-Potuzak (MAP) -ekvationen, som forskarna sa mer exakt fångar det detaljerade viskösa flödet av glas, inklusive sammansättningsberoende av glasviskositet.

Mauro, som har förespråkat för att ändra definitionen av glas, sa att denna forskning hjälpte honom att komma fram till den slutsatsen. På grund av dess unika övergångsegenskaper, glas har undvikit definition, även bland experter.

"Denna forskning betonar glasets hybridvätska-fasta natur, "Mauro sa." Glas har en vätskeliknande atomstruktur och uppvisar också visköst flöde som en vätska. Men mekaniskt svarar det som ett fast material, eftersom de konfigurationsbara frihetsgraderna till stor del är frusna vid typiska experimentella tidsskalor. "

Mauro ifrågasatte först vetenskapen bakom medeltida glas medan han studerade Gorilla Glass på Corning, där han arbetade i 18 år med att göra produkten perfekt i miljarder elektroniska enheter. I den första iterationen av Gorilla Glass, forskare fann att den krympt mätbart när den var långt under övergångstemperaturen.

"Detta fick oss att mäta lågtemperaturviskositeten hos Gorilla Glass, "Sa Mauro." Vi fann att rumstemperaturviskositeten hos Gorilla Glass är många storleksordningar mindre än vad som tidigare rapporterats för medeltida katedralglas. Detta fick mig att ifrågasätta om de tidigare uppskattningarna för katedralglasets viskositet vid rumstemperatur var artificiellt höga. "

Den frågan ledde Mauro till detta arbete som slutligen resulterade i att det förflutna hjälpte till att forma framtiden för glasforskning.