Стекло, важный материал в повседневной жизни, находит применение в изоляции домов и создании экранов в устройствах. Неопределенная атомная структура стекла осложняет его изучение и манипуляцию свойствами. Создание функциональных материалов на его основе остается сложной задачей для ученых.
Исследователи сосредоточились на формах колец в химически связанных сетках стекла. Профессор Мотоки Сига из Университета Тохоку и его группа разработали методы оценки трехмерной структуры колец и их «округлости» и «шероховатости».
Используя эти методы, они определили количество колец в кристаллическом и стеклообразном кремнеземе (SiO2), обнаружив смесь уникальных колец, характерных для стекла, и схожих с кристаллическими.
Исследователи также разработали метод измерения плотности атомов вокруг колец. Они обнаружили, что вокруг колец есть анизотропия — неоднородность атомной конфигурации в разных направлениях. Это согласуется с экспериментальными данными и показывает определенную степень порядка в структуре, хотя она кажется хаотичной.
Прорыв в идентификации структур за пределами связей вещества снимает вопросы, связанные с фазовыми переходами и управлением структурой и свойствами материалов. В будущем исследователи намерены использовать эти методы для разработки процедур, опирающихся на данные, такие как машинное обучение и искусственный интеллект, для изучения стеклянных материалов.