Gepubliceerd op 21 december 2007
Stromend glas voor het eerst in beeld gebracht
Gepubliceerd op 21 december 2007
Schuifkrachtlokalisatie in glas. Gekleurde bollen illustreren de
schuifkracht van deeltjes in een kleine sectie van vloeibaar
colloïdaal glas. De kleur en grootte van de bolletjes geven de lokale
schuifspanning aan. Het glas vloeit in geconcentreerde regio's die via
een netwerk verbonden zijn.
Natuurkundige dr. Peter Schall van het Van der Waals-Zeeman Instituut
van de Universiteit van Amsterdam (UvA) heeft in samenwerking met
Harvard University (VS) direct 'atomisch' inzicht in stromend glas
gekregen. Glas is een vloeistof die bij kamertemperatuur zo langzaam
stroomt dat het massief lijkt. Schall bracht het patroon waarin
glasmoleculen bewegen in beeld met nieuwe microscopische technieken.
De resultaten van het onderzoek worden op 21 december gepubliceerd in
Science.
Glas heeft de structuur van een vloeistof en verschilt daarin van een
ordelijke kristallijne vaste stof. Glas wordt vloeibaar wanneer het
heet gemaakt wordt en hoe heter het glas, hoe sneller het stroomt. De
viscositeit van het glas verandert sterk met de temperatuur. Wanneer
het afkoelt naar kamertemperatuur stroomt het glas zo langzaam dat het
lijkt alsof het een vaste stof is. Glasblazers maken gebruik van die
graduele overgang om het glas in de juiste vorm te manipuleren. Hoewel
de eigenschappen van glas al lang gebruikt worden voor het maken van
gebruiksvoorwerpen, is het nog steeds een mysterie hoe een vloeistof
gradueel in iets massiefs kan veranderen. Om hier achter te komen,
bestudeerden Peter Schall en zijn collega's hoe atomen in glas
bewegen.
De wetenschappers onderzochten glas bestaande uit colloïdale bolletjes
van een duizendste millimeter groot. Hoewel deze deeltjes veel groter
zijn dan de atomen en moleculen in echt glas, is hun beweging
verbazingwekkend gelijk aan de beweging van echte atomen. De bolletjes
kunnen in tegenstelling tot de moleculen in echt glas met een
reguliere microscoop bestudeerd worden. Dankzij recente vooruitgangen
in microscopische beeldtechnieken waren duizenden deeltjes
tegelijkertijd real time te volgen in drie dimensies.
Schall en zijn collega's maakten gebruik van de nieuwe beeldtechnieken
om 'atomische' beelden te maken van stromend glas. De dichtheid van de
deeltjes in het glas is zo hoog dat ze niet allemaal tegelijk kunnen
bewegen. Glas begint te stromen door hoge activiteit in smalle zones
van een paar deeltjes breed. Deze zones worden spontaan gevormd,
geïnduceerd door de thermale energie van de deeltjes of door de
omliggende zones. Het resultaat is een over het glas verspreid netwerk
van stromende zones.
Het onderzoek van Peter Schall is mede mogelijk gemaakt met een
Vidi-subsidie van NWO.
Bron: UvA Persvoorlichting
Universiteit van Amsterdam