شیشه، مادهای که هزاران سال در هنر، فناوری و ابزارهای روزمره کاربرد داشته، هنوز هم یکی از چالشبرانگیزترین مواد از دیدگاه فیزیک است.
برخلاف مواد بلوری که اتمها در آن بهصورت منظم و متقارن قرار دارند، ساختار اتمی شیشه بینظم و مایعمانند است، این ویژگی موجب شده تا شیشهها بهعنوان «مواد غیرتعادلی» شناخته شوند که همواره در حال تغییر آرام به سمت تعادل هستند، اما هیچگاه به آن نمیرسند، این موضوع تاکنون توصیف ترمودینامیکی آنها را با ابهام روبرو کرده است.
به گزارش سرویس اخبار علمی سایت شات ایکس و به نقل از ایمنا کون شیرایی، فیزیکدان دانشگاه اوساکا، در پژوهشی نوآورانه، پارادوکسی را که دههها ذهن دانشمندان را مشغول کرده بود، حل کرد. او با بازتعریف مفهوم «تعادل»، نشان داد که پارامترهای نظم در شیشهها (که بهدلیل بینظمی ذاتی آنها مبهم بود) درواقع میانگین موقعیت اتمها در طول زمان هستند؛ شیرایی گفته است «اگر بتوانیم انرژی را از مادهای استخراج کنیم بدون اینکه محیط اطراف را تحت تأثیر قرار دهیم، آن ماده در تعادل نیست»، شیرایی توضیح میدهد، اما اگر هیچ انرژی قابل استخراجی وجود نداشته باشد، ماده در تعادل است.» بر اساس این تعریف جدید، شیشهها نیز در تعادل ترمودینامیکی قرار میگیرند و ابزارهای سنتی ترمودینامیک با اصلاحاتی قابل اعمال هستند.
این دیدگاه نهتنها پازل فیزیک شیشه را کامل میکند، بلکه راه را برای درک بهتر سیستمهای پیچیدهتری همچون مواد بیولوژیکی یا نانوذرات غیرتعادلی هموار میکند، شیرایی معتقد است: این چارچوب نظری میتواند به عنوان پلی بین فیزیک مواد سنتی و علوم نوین مواد پیچیده عمل کند.