Maddenin yeni bir hali keşfedildi: Sıvı cam

David Nield

Camlaşma, bilim insanları için birçok büyüleyici özellik taşıyor. ‘Sıvı cam’ denilen yeni madde hali, daha önce gözlemlenen fenomenden farklılığını ortaya koyarak daha önce görülmemiş bir davranışı mikroskobik düzeyde sergiliyor.

Maddenin bu yeni hali, bir katı ve bir kolloid (bir tür jel) hal arasında gibi görünüyor: Bunlar, mikroskobik ama yine de atomlardan ve moleküllerden büyük parçacıkların, incelemesi kolay homojen karışımları. Söz konusu deneyde, çok küçük ve özel olarak üretilmiş elips şeklindeki kolloidler bir eritken (ing. solvent) içinde karıştırıldı.

ŞAŞIRTICI BİR KEŞİF

Almanya’da bulunan Konstanz Üniversitesi’nden Profesör Matthias Fuchs’un belirttiğine göre “Bu, teorik bir bakış açısından inanılmaz derecede ilginç bir şey. Deneylerimiz, bilim camiasının epeydir peşinde olduğu, hassas dalgalanmalarla camsı durum arasındaki etkileşime dair bir kanıt sunmaktadır.”

Maddeler sıvıdan katıya dönüşürken, molekülleri genellikle kristal bir örüntü oluşturacak şekilde sıralanırlar. Camda ise böyle olmaz ve bu yüzden bilim insanları onu çözümlemeye ve yapı söküme uğratmaya heveslidir: Camda (ve cam benzeri maddelerde), moleküller düzensiz bir halde iç içe geçmiş ve donmuş durumdadır.

Sıvı camda, bilim insanları kolloidlerin hareket etmelerine rağmen dönemediklerini fark etti. Camdaki moleküllerden daha esneklerdi fakat bu, kapsamlı bir şekilde incelenmekte olan sıradan maddelerle karşılaştırılmalarına yetmiyordu. Standart küre biçimindeki kolloidler yerine elips biçimindekiler kullanılarak bu iç içe geçmiş dönüşler gözlemlenebildi. Benzer yönelimler içindeki gruplar halinde kümelenen parçacıklar, daha sonra maddenin içindeyken birbirlerine engel oluşturdular.

PARÇACIKLARIN BİR YÖNELİMİ VAR

Konstanz Üniversitesi’den Fiziksel Kimya Profesörü Andreas Zumbusch’un belirttiğine göre, “Küre şeklindeki parçacıkların aksine, belirgin şekilleri sayesinde bizim parçacıklarımızın bir yönelimi vardı. Bu da daha önce incelenmemiş türden, tamamen yeni, karmaşık davranışlara yol açtı.”

Araştırmacılar, yeni madde halinin aslında birbiriyle etkileşime giren ve farklı özelliklerin karışımını yaratan iki rakip sıvıdan katıya geçiş hali olduğunu söylüyor. Bu sıvı camın yaratımında parçacıkların şeklinin ve bir araya gelişinin çok önemli olduğu görünüyor. Camlaşma söz konusu olduğunda, geriye yanıtlanmamış birçok soru kalıyor fakat incelemenin yazarları -bilim insanlarının yirmi yıldır öngördüğü- sıvı camın keşfinin camlaşmanın en küçük ölçekte nasıl işlediğini anlamamıza yardımcı olacağını umuyorlar.

MİKRO DÜNYAYA IŞIK TUTUYOR

Bulguların camın ötesine geçme potansiyeli de var; en küçük biyolojik hücreden en büyük kozmolojik sisteme kadar, açıklanamayan düzensizliklerin olduğu senaryolara ışık tutuyor. Araştırmacıların makalelerinde yazdığına göre “Elde ettiğimiz sonuçlar lokal yapılarla faz dönüşümleri arasındaki etkileşime içerik kazandırıyor. Bu, kolloid süper yapıların kendiliğinden kurulması gibi uygulamalara rehberlik edilmesine yardımcı oluyor ve aynı zamanda, genel olarak camlaşmada şeklin önemine ilişkin bir kanıt sunuyor.”

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Serdar Aygün)