เราทุกคนเคยประสบช่วงเวลาที่แก้วหลุดจากมือของคุณ ตกลงไปที่พื้นและแตกออกเป็นชิ้นๆ ในการค้นพบครั้งใหม่ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโทโฮกุในญี่ปุ่นได้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวิธีการต้านทานการแตกของกระจก ตามรายงานของสื่อต่างประเทศ ความก้าวหน้าดังกล่าวสามารถช่วยพัฒนาวัสดุที่มีความทนทานสูงและทนต่อการแตกหักโดยมีผลกระทบในวงกว้างสำหรับอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับแก้ว
“แก้วมีความแข็งแรง แต่จะแตกง่ายเมื่อความเครียดเกินความทนทาน” มาคินา ไซโตะ รองศาสตราจารย์จากบัณฑิตวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยโทโฮกุ กล่าว "น่าสนใจที่การเคลื่อนที่ของอะตอมและโมเลกุลภายในแก้วสามารถบรรเทาความเครียดภายในได้ ทำให้วัสดุทนทานต่อการแตกหักมากขึ้น เรารู้ว่าอะตอมบางอะตอม 'กระโดด' เข้าไปในช่องว่างใกล้เคียง แต่กระบวนการนี้บรรเทาความเครียดได้อย่างไรยังคงเป็นปริศนา"
ไซโตะ และคณะ ค้นพบกลไกการผ่อนคลายความเครียดที่ไม่ทราบมาก่อนในแก้วไอออน ซึ่งเป็นระบบแบบจำลองแก้ว นักวิจัยคนอื่นๆ จากมหาวิทยาลัยเกียวโต, มหาวิทยาลัยชิมาเนะ, สถาบันวัสดุศาสตร์แห่งชาติ และสถาบันวิจัยรังสีซินโครตรอนของญี่ปุ่น
การศึกษานี้ใช้การทดลองรังสีซินโครตรอนขั้นสูงและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของอะตอมในแก้วในช่วงเวลานาโนวินาทีถึงไมโครวินาที
ทีมงานพบว่าเมื่ออะตอมบางอะตอมในแก้ว "กระโดด" เข้าไปในช่องว่างใกล้เคียง กลุ่มอะตอมที่อยู่รอบๆ จะค่อยๆ เคลื่อนตัวเข้าหากันเพื่อเติมเต็มช่องว่าง การทำงานร่วมกันของการกระโดดของอะตอมและการเคลื่อนไหวร่วมกันนี้สามารถลดความเครียดภายใน ปกป้องกระจกจากการแตกหักภายใต้แรงภายนอก
“ผลการศึกษานี้มีผลกระทบในวงกว้างต่ออุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การก่อสร้าง และการผลิตยานยนต์ ซึ่งเป็นที่ต้องการอย่างมากของกระจกกันแตก” Saito กล่าว
ทีมงานวางแผนที่จะสำรวจว่ากลไกอะตอมที่คล้ายกันทำงานในแก้วประเภทอื่นหรือไม่ เป้าหมายสูงสุดคือการพัฒนาแนวปฏิบัติสากลสำหรับการออกแบบกระจกที่มีความทนทานต่อแรงกระแทกที่เหนือกว่า ซึ่งอาจปฏิวัติการใช้งานที่ต้องใช้วัสดุที่ทนทาน