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Le 10 meraviglie incredibili e fatti sul vetro
C'è più stranezza e abilità coinvolte in quella finestra dell'ufficio di quanto la maggior parte delle persone gli attribuisce il merito. Ma porta un bicchiere ordinario ai monaci e agli scienziati di Shaolin, e le cose diventano davvero strane.
Dalle sconcertanti prodezze alle leghe pazze, il vetro non è così semplice o debole come sembra. La ricerca ora può spiegare vecchi misteri e creare tecnologie avanzate, ma il più sorprendente è quello che può fare il vetro forgiato da laboratorio: guarire se stesso e sopravvivere persino alla civiltà umana.
10 Sentiero del vetro del cratere mancante
Circa 800.000 anni fa, un'enorme meteora si schiantò sulla Terra. La roccia misurava 20 chilometri (12 mi) di larghezza e, dopo l'impatto, proiettava detriti vetrosi nell'atmosfera. Questo fallout ha piovuto vetro su un'area di 22.500 chilometri quadrati (8.700 mi). Nonostante questa enorme impronta di vetro in tutta l'Australia e l'Asia, il cratere non è mai stato scoperto.
Nel 2018, più perle di vetro si presentarono in Antartide. Con ognuno della larghezza di un capello umano, furono presto identificati come parte dei detriti della misteriosa meteora. Chiamati microtitoli, la loro composizione chimica ha catturato l'attenzione degli scienziati.
I bassi livelli di sodio e potassio mostravano che le perle erano probabilmente la frangia più lontana del cratere sfuggente. Il sodio e il potassio diluiscono a temperature estreme e anche i detriti caldi si diffondono più lontano da un impatto.
Quando i microtektiti antartici sono stati confrontati con quelli provenienti dall'Australia, quest'ultimo aveva livelli più alti di sodio e potassio e, teoricamente, erano un passo avanti verso il cratere. Seguendo questa formula, passando dal caldo al più freddo, i ricercatori si aspettano di trovare il cratere da qualche parte in Vietnam. Se corretto, le perline antartiche percorsero una distanza incredibile, circa 11.000 chilometri (6.800 mi).
9 Lo Shaolin Needle Trick
I monaci Shaolin sono noti per le loro impressionanti esibizioni di agili arti marziali. Ma recentemente, un uomo ha fatto qualcosa di veramente inusuale. Feng Fei lanciò un ago attraverso una lastra di vetro, senza rompere il vetro.
Il monaco scagliò l'ago con tale forza da far scoppiare un palloncino dall'altra parte. Per tutti gli scopi, dovrebbe aver rotto l'intero pannello. Quando il trucco superveloce è stato visto al rallentatore, sembrava che la punta dell'ago perforasse il vetro con alcuni lanci. Altre volte, sembrava che l'ago avesse rotto il vetro e fatto scoppiare il palloncino con piccoli frammenti rilasciati dall'altro lato. Entrambi rimangono un'impresa incredibile.
La risposta si riduce a come il vetro si rompe a livello molecolare. Il vetro è duro. Le sue molecole sono collegate in una rete che condivide (e quindi indebolisce) ogni pressione contro di essa. Se premi un polpastrello contro un riquadro, l'intera finestra ti resisterà. Le crepe si verificano quando i collegamenti molecolari falliscono e la pressione è costretta a seguire la crepa fino alla fine.
Se un ago può evitare di piegarsi e viene proiettato con sufficiente precisione e muscoli, si formerà una crepa profonda. Una volta ottenuto ciò, ci sarà poca resistenza per impedire che l'ago passi attraverso.
8 Glass vuole essere un cristallo
Gli scienziati non sono sicuri del tipo di vetro della materia. Una lastra di vetro non è solida anche se può apparire in questo modo. Stranamente, a volte si comporta come un liquido e un solido allo stesso tempo. Gli atomi di vetro sono catturati allo stesso modo degli atomi a lento movimento di un gel che non arrivano mai da nessuna parte perché si bloccano a vicenda.
Nel 2008, una svolta avvenne quando l'attenzione si concentrò sul modello formato dagli atomi di vetro mentre si raffreddavano. Formarono strutture chiamate icosaedri, che assomigliano a pentagoni 3-D. Poiché i pentagoni non possono essere disposti in maniera ordinata, gli atomi di vetro appaiono come un disordine casuale.
Lo stesso studio ha anche scoperto che il vetro fa del suo meglio per essere un cristallo. Ma affinché ciò avvenga, le molecole devono organizzarsi secondo uno schema molto regolare. I pentagoni 3D impediscono che ciò accada. In altre parole, il vetro non è né solido né liquido, ha proprietà di un gel ed è qualcosa di un cristallo che soffre lo sviluppo arrestato.
7 Indizio radioattivo per la nascita di Moon
Come è nata la nostra Luna rimane un pomo della discordia tra gli scienziati. Il vetro lasciato dalla prima esplosione atomica può dimostrare una teoria secondo cui la Luna è il risultato di una collisione tra la Terra e un corpo di dimensioni planetarie circa 4,5 miliardi di anni fa.
Nel 2017, i ricercatori hanno trovato il vetro forgiato dal test nucleare del 1945 nel New Mexico. Chiamata trinitite, era verde e radioattiva. Misurando le diverse composizioni chimiche nel vetro, è stato trovato il primo solido indizio sulla formazione della Luna.
La trinitite più vicina alla zona dell'esplosione era vuota di elementi volatili, incluso lo zinco. Tali elementi si vaporizzano sotto un calore estremo, simile a quello che succede quando si forma un pianeta.
Fino ad ora, questa era pura teoria. Ma dopo che l'atomica ha risucchiato gli elementi, gli scienziati hanno ora le loro prime prove fisiche. Il materiale trinitico e lunare è abbastanza simile con la mancanza di acqua e di elementi volatili per dimostrare che quest'ultimo reagisce allo stesso modo alle alte temperature sulla Terra o nello spazio.
6 Exploding Glass di Prince Rupert
Sembrano lacrime o girini. Ma le gocce del Principe Rupert fondono due opposti polari in una forma con una fragilità innescata dai capelli e una forza che può resistere a un martello.
Quando il vetro fuso viene gocciolato nell'acqua ghiacciata, vengono create le insolite gocce. Nel 1600, il principe Rupert di Baviera cercò di capire il mistero. Quando la testa della perla a forma di lacrima è stata martellata su un'incudine, il vetro si è rifiutato di rompere.
Tuttavia, nel momento in cui la coda sottile è stata spezzata, l'intera goccia, inclusa la testa, è esplosa in uno sbuffo di polvere. Il re Carlo II, lo zio di Rupert, ordinò alla Royal Society di svelare questo segreto, ma non trovarono risposta.
Nel 1994, fotografie ad alta velocità mostrarono che una coda rotta mandava incrinature verso la testa a oltre 6.400 chilometri all'ora (4.000 mph). Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che il raffreddamento era dietro le strane qualità delle gocce.
Quando il vetro fuso colpiva l'acqua fredda, l'esterno si raffreddava rapidamente. L'interno si solidificò molto più lentamente, creando una tensione superficiale talmente forte da sopportare un battito. Tuttavia, al suo interno, quella stessa tensione bombarda la caduta alla prima fenditura dei capelli.
5 vetri come stoccaggio radioattivo
Uno dei problemi principali con materiale pericoloso è la conservazione dei rifiuti e, a livello globale, c'è una quantità inimmaginabile. Spesso, i contenitori perdono e le fuoriuscite tossiche contaminano il terreno, le fonti d'acqua e persino le persone.
Nel 2018, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha trovato un nuovo modo di immagazzinare i rifiuti radioattivi sotto forma di vetro. In una ex fabbrica di armi chiamata Hanford, i serbatoi di rifiuti vengono tenuti sottoterra. I ricercatori hanno scelto la spazzatura radioattiva a bassa attività per una prova dell'idea teoricamente a prova di versamento.
Lo spreco liquido è stato mescolato con ingredienti per la fabbricazione del vetro e poi gradualmente iniettato in un fonditore. Gli 11 litri (3 galloni) di rifiuti sono entrati nella fornace e, dopo 20 ore, sono usciti completamente vetrificati. Questo primo tentativo ebbe un enorme successo e riuscì a racchiudere in modo sicuro il materiale radioattivo all'interno del vetro. Un programma su vasta scala ora affronterà i milioni di litri di serbatoi tossici che rimangono sotto Hanford.
4 vetro come duro come acciaio
Nel 2015, l'Università di Tokyo ha inventato un nuovo tipo di vetro trasparente come il macho dell'acciaio. Pensa sulla falsariga di finestre che sopravvivono alle collisioni automobilistiche o ai bicchieri da vino infrangibili.
Tutto ciò che si doveva fare era trovare un modo per mescolare l'allumina con il vetro. Per quanto riguarda la tenacità, l'allumina è vicina alla durezza di un diamante. È anche l'additivo che rende duro il colore e la plastica.
Per anni, tutti i tentativi fallirono. La miscela vetro-allumina si cristallizzò nel momento in cui fu versata in qualsiasi contenitore. In una mossa innovativa, una nuova tecnica li ha uniti nell'aria. Oltre ad essere trasparente, la miscela di allumina al 50% ha forgiato un vetro elastico e rigido come l'acciaio. L'integrità è rimasta anche a livello microscopico.
Questo apre la porta ai progressi nei telefoni, computer e elettronica futura.
3 vetri che guariscono
Nel 2017, i ricercatori giapponesi stavano analizzando nuovi adesivi quando inventarono per caso qualcosa di fantastico: vetri autoriparanti. Durante i test, uno scienziato notò che i bordi si fondevano quando veniva applicata la pressione per tagliare pezzi di vetro. Le prove di follow-up hanno dimostrato che il materiale non era una meraviglia unica.
L'elemento magico era un polimero (una sostanza costituita da molte unità ripetute) chiamata polietere-tiourea. Una volta tagliato, si è incollato su se stesso dopo essere stato premuto insieme per 30 secondi. La parte migliore era che avveniva a temperatura ambiente. Di solito, i materiali hanno bisogno di calore estremo per fondere. Ciò ha reso il vetro unico tra i materiali autoriparanti. Tra questi, la polietere-tiourea si aggiusta anche il più veloce.
Nonostante sia robusto come un normale vetro, il nuovo polimero è destinato a un'ampia varietà di applicazioni. Un suggerimento era quasi immediato: la cura per le fastidiose crepe dello schermo del cellulare. Il campo medico è anche nelle ali, dove le sostanze infrangibili possono aiutare con le riparazioni all'interno del corpo umano.
2 Sostituzione di ossa con vetro
Nessuno apprezza l'idea di sostituire una parte robusta dello scheletro con il vetro. Per quanto possa sembrare inquietante, i chirurghi pensano che sia la soluzione perfetta per le ossa rotte. Dimentica il tipo di riquadro della finestra, il materiale che potrebbe rivoluzionare la medicina si chiama bioglass. Più forte dell'osso, il bioglass è anche flessibile e antisettico.
Nel 2002, il primo impianto sostituì un pavimento orbitale frantumato. Senza questo osso sottilissimo, l'occhio rotola indietro. In questo caso, anche l'uomo è andato daltonico. Nessun intervento chirurgico convenzionale ha aiutato. Una lastra di bioglass è stata inserita sotto l'occhio del paziente e quasi immediatamente è stata ripristinata la vista completa inclusa la percezione del colore.
Incredibilmente, il bioglass ingannare il sistema immunitario accettandolo come una parte del corpo. Sicuro dal rifiuto, diffonde ioni che combattono le infezioni e dirigono le cellule curative. L'ultima versione di bioglass, che non è ancora disponibile in commercio, è più gommosa ma più dura. È stato progettato per consentire alle gambe appena rotte di camminare senza spilli o stampelle.
Inoltre, per riuscire finalmente dove tutto il resto ha fallito, il bioglass è progettato per replicare il modo in cui la cartilagine guarisce. Poiché il bioglass si fonde con il corpo e stimola la ricrescita, potrebbe essere solo il santo graal della chirurgia della cartilagine.
1 anno di archiviazione dei dati per un miliardo di anni
Un dispositivo di archiviazione di recente invenzione potrebbe sopravvivere alla civiltà umana. Un disco di vetro, simile a un minuscolo CD, è un nuovo concetto 5-D in grado di memorizzare 360 terabyte di dati. Questa è una grande notizia per i drogati di storage, considerando che ogni giorno aggiunge al mondo l'equivalente di 10 milioni di dischi Blu-ray.
Nato da ricercatori dell'Università di Southampton, ogni lastra di vetro è stata creata con una tecnica chiamata scrittura laser a femtosecondi. Gli impulsi di un laser ultraveloce scribacchiano le informazioni in tre strati.
I dati non sono scritti nel senso convenzionale. Invece di parole, enormi archivi come biblioteche e musei possono memorizzare i loro record come punti. Queste nanostrutture sono circa 5 micrometri (0,005 millimetri) a parte.
La posizione tridimensionale di ogni punto più le sue dimensioni e l'orientamento rende il disco un dispositivo 5-D. Può essere letto solo usando un microscopio speciale con un filtro leggero.Oltre ad abbracciare folle quantità di informazioni sul suo seno, i dischi possono resistere a 1.000 gradi Celsius (1.832 ° F) e probabilmente durano per circa 13.8 miliardi di anni.