Het is een van de natuurkundige mysteries: wat gebeurt er bij de overgang van een vloeistof naar een bijzondere vaste vorm, de glasfase? TU/e-promovendus Corentin Laudicina modelleerde de dynamiek van deeltjes in een supergekoelde vloeistof en vond een verhelderend puzzelstukje.
Volgens de schoolboeken kennen we drie verschillende toestanden waarin materie zich kan bevinden: gas, vloeistof en vast. Denk aan waterdamp, vloeibaar water en ijs. De moleculen waaruit het materiaal bestaat zijn hetzelfde, maar de manier waarop ze kunnen bewegen verschilt sterk, legt Laudicina uit. Laudiciana pakt zijn proefschrift erbij en laat een figuur uit het inleidende hoofdstuk van zijn dissertatie zien. “Hoe hoger de temperatuur, hoe vrijer de moleculen kunnen bewegen. In een vaste stof bevinden ze zich in een kristalrooster – op een vaste plek, op vaste afstand van elkaar – maar in een vloeistof kunnen ze bewegen zonder een vaste positie ten opzichte van elkaar. In een gasfase zijn die bewegingen nog veel vrijer.”
Maar naast deze drie bekende fases, bestaat er ook een vierde fase waarin een materiaal kan terechtkomen wanneer je het snel genoeg afkoelt: de glasfase. En daar is iets bijzonders mee aan de hand, vertelt Laudicina. “Het vreemde aan een materiaal in de glasfase is dat het zich gedraagt als een vaste stof, terwijl de interne structuur meer op die van een vloeistof lijkt. Er is geen strak kristalrooster, maar een ongeordende structuur. Een drinkglas is dus in zeker zin vloeibaar.”
Om te begrijpen waarom materialen zich tijdens de glasovergang zo anders gedragen dan je op basis van hun structuur zou verwachten, moet je de beweging van miljoenen deeltjes gedurende lange tijd kunnen volgen. Een microscoop kan dat niet rechtstreeks. Dus grijpen theoretisch natuurkundigen – die volgens Laudicina vooral “naar eenvoud streven” – naar computersimulaties.
Lees het hele verhaal op de site van de TUe.
