

Ne Sıvı Ne Katı Olan Camın, Kendine Özgü Yapısı Keşfedildi


Atomları taklit eden kollodiyal parçacıklar, camın yapısıyla birlikte bir jel oluşturur. Bilim adamaları, camın tuhaf özellikleri ile igili, ilginç bir keşif yaptılar.
Bilim adamları, zaman zaman katı ile sıvı arasında bir karakteristik gösteren camın, tuhaf özelliklerini içeren bir keşifte bulundular.
Bu keşif, görünmez uçağa benzeyen bir uçak yapımına yol açabilir. Bu tür uçaklar, tamamen görünmez olmak yerine, cam veya metalik cam olarak adlandırılan kanatlara sahip olabilir.
Bu buluş, onlarca yıldır merak edilen camın, ne olduğuyla ilgili eski problemin çözümünü de içermektedir.
CAM ATOMLARI: GEÇİCİ OLARAK DURMUŞ CANLILAR GİBİDİR
Katı görünüşüne rağmen, aslında maddenin sıkışmış bir hali olarak bilinen cam ve jeller(bazı durumlarda katı ve sıvı arasında), çok yavaş hareket ederler. Tıpkı sıkışık trafikteki arabalar gibi, cam atomları, geçici olarak durmuş canlılar gibidir. Rotası, komşuları tarafından engellendiği için gideceği yere ulaşamaz.
Kimyager ve madde bilimcilerine göre cam, sert bir cisim olsa dahi, hiçbir zaman bütünüyle katı bir cisim haline gelemez.
Eski binaların pencere camlarına baktığınızda cam, aldatıcı bir şekilde sıvı benzeri bir formda görünebilir. Asırlar geçtikçe camda, yer çekimi etkisinden dolayı sarkma, içten bükülme ve şekil bozukluğu başlar.
Çalışma da şu ana kadar, yukarıda bahsettiğimiz trafik yoğunluğunun anlaşılması üzerinde durulmuştu. Ancak şimdi, Bristolll Üniversitesi'nden Paddy Royall, Canberra ve Tokyo'dan meslektaşları; camın bir katıya dönüşümünün, camın soğuduğu esnada, içindeki atomların spesifik dizilim ve kurulumuna bağlı olduğunu ortaya koydular.
Bazı maddeler, soğutulduğunda kristalize olurlar. Bu haldeki madde, atomlarını yüksek derecede düzenli bir duruma getirir ve bu modele "kafes" adı verilir. Royall:
"Cam, kristal olmayı istemesine rağmen, cam atomlarının soğutulduğunda, atomlar neredeyse gelişigüzel bir dizilişle sıkışmaya başlıyorlar. Bu da, onların düzenli bir örgü oluşturmasına engel oluyor" dedi.


İcosahedron(20 yüzlü)
Bristol fizik bölümünden, Charles Frank, 1950'lerde bu sıkışık dizilişin icosahedron(20 yüzlü) olarak bilinen bir formu oluşturabileceğini ileri sürdü. Fakat o dönemlerde bunu kanıtlayamadı.
Royall, bu konuyu şöyle açıkladı:
"Bir 20 yüzlü(icosahedron), 3 boyutlu beşgen gibidir ve sadece beşgenlerle, bir zemini seramik karo döşeyemediğiniz gibi, 3 boyutlu bir alanı 20 yüzlüyle(icosahedronlarla) dolduramazsınız. Siz bu durumda, beşgenlerin dışında bir kafes oluşturamazsınız."
SIVI VE KATI DEĞİL: CAM OLUŞUMU
Cama gelindiğinde ise, Frank'ın düşüncesine göre; camın, kristal ve beşgen formu arasında, kristal yapı oluşumunu engelleyen bir rekabet vardır. Sıvının soğukluğunun azaltılması, kristal form oluşturmaksızın birçok beşgen form oluşuma sebep olur.
Royall, sözlerine şöyle devam etti:
"Frank haklıydı. Ekibi de, bunu deneysel olarak kanıtladı."
Atomlar soğutulduklarında, oldukça küçük oldukları için onlara ne olduğu gözlemleyemezsiniz. Bu sebeple Royall ve meslektaşları, kolloid olarak adlandırılan özel parçacıklar kullandılar. Bunlar, atomlara benzer parçacıklardır ve gelişmiş mikroskobik yöntemlerle görünebilecek kadar büyüklerdir. Ekip, atomlara ne olduğunu gözlemlemek için, bir kısmının sıcaklığını düşürdü.
Buldukları şey şuydu; bu parçacıklardan meydana gelen "jel", aslında kristale dönüşmek istiyor. Ancak 20 yüzlüye yani ikosahedrona benzer yapılar oluştuğu için, kristal haline gelemiyor. Bu durum, tam da Frank'ın daha önce tahmin ettiği şeydir.
Royall'a göre; sıkıştırılmış maddelerin yapısal oluşumu böyle gerçekleşir. Bu da, camın neden bir katı ya da bir sıvı değil de cam olduğunun açıklamasıdır. Bulgular, 22 Haziran'da yayınlanmış olan "Nature Materials", yani maddelerin doğası bülteninde ayrıntılarıyla yer almıştır.
CAM GÖZÜKTÜĞÜ GİBİ DEĞİLİDİR
Royall, yeterince uzun bir süre, belki milyarlarca yıl beklenirse, bütün camlar en sonunda gerçek bir katı hale doğru kristalize olacaklar diye düşünen, bilim adamları grubunun bir üyesi.
"Bir başka ifadeyle, sınırlı hayatımız boyunca, bize öyle görünse de cam, denge durumunda değildir."
Royall, Livescience'ye verdiği röportajda şunları söyledi:


Wonder womes plane(görünmez uçak)
"Bu durum, evrensel olarak kabul edilmemiştir. Bizim çalışmamız, kendi yolunda devam edip, bunu daha kabul edilebilir bir noktaya getirecektir. Ve bence camların, kristal olma isteğine dair, artan kanıtlar vardır. Hala, camın, sıvı gibi gözükmesi, en büyük bilmecelerden biri olmasına rağmen, artık çözüm yoluna girmiş bulunuyoruz. Cam, sıvı gibi gözüktüğü için, sıvılarla aynı yapısal özelliklere sahip olduğu düşünülen bir maddedir. Ancak, sıvılarla aynı yapıya sahip değildir."
Bu jel durumundaki maddede buldukları şey, partiküllerin kristal yapıda olmak isteyerek şekillenmesidir. Bu durum Frank'ın da önceden öngördüğü gibi, partiküllerin formlarından dolayı 20 yüzlüye benzer bir yapıya sahip olduğu düşüncesini geçersiz kılmıştır.
Güncelleme: 21/11/2008
Kaynak: Robin Lloyd, "Scientists Reveal Why Glass is Glass", msnbc, Çev. Esra Demirpehlivan, yaklasansaat.com, 23/6/2008.