¿Alguna vez has pensado en la importancia del vidrio en nuestra sociedad actual? Aunque a menudo lo pasamos por alto, el vidrio es un material que se utiliza en una amplia gama de tecnologías emergentes, desde pantallas de teléfonos inteligentes hasta cables de fibra óptica. En un mundo cada vez más impulsado por la tecnología, comprender las propiedades únicas del vidrio se está convirtiendo en una prioridad.
En este artículo, hablaremos con una experta en ciencia e ingeniería de materiales sobre cómo el vidrio está dando forma a la sociedad del futuro y cómo su investigación podría impactar directamente en la comunicación transoceánica.
El vidrio y su importancia en la tecnología emergente
El vidrio es un material que ha estado presente en la sociedad durante siglos. En la actualidad, el vidrio está jugando un papel importante en la tecnología emergente, desde los cables de fibra óptica hasta los teléfonos inteligentes. Para obtener más información sobre cómo el vidrio dará forma a la sociedad del futuro, hemos hablado con Katelyn Kirchner, candidata a doctorado en Penn State, que está estudiando con John Mauro, profesor Dorothy Pate Enright de ciencia e ingeniería de materiales de Penn State. Kirchner es autor principal y autor correspondiente de Mauro en un artículo de revisión reciente sobre las propiedades únicas del vidrio publicado en la revista Chemical Reviews.
En primer lugar, es importante entender qué es el vidrio. Según Kirchner, el vidrio es un estado de la materia no cristalino y sin equilibrio que parece sólido en una escala de tiempo breve. Pero que se relaja continuamente hacia el estado líquido. Esto significa que la estructura atómica no está en su configuración de equilibrio de energía más baja, que sería un estado líquido o cristalino. En consecuencia, todos los vidrios tienen dos opciones: relajarse continuamente hacia el estado líquido de equilibrio o experimentar una transición de fase al estado cristalino.
A pesar de que la definición exacta de vidrio aún se está explorando hoy en día, sus cualidades únicas se están implementando en la sociedad actual en áreas como la tecnología de la información, donde el vidrio es fundamental para las pantallas, la realidad aumentada, el almacenamiento de memoria y la transferencia óptica de datos. También se utiliza en el transporte y la arquitectura. Además, en vehículos y materiales de construcción, o en el sector energético con fotovoltaica y baterías de última generación. Incluso en la atención médica, se usan envases farmacéuticos, superficies antimicrobianas y lentes recetados.
Cómo las fluctuaciones en el vidrio pueden revolucionar la fibra óptica
Kirchner se encuentra actualmente haciendo principalmente trabajo experimental tratando de visualizar las fluctuaciones en el vidrio. Una de las cosas más fascinantes del vidrio es que estas fluctuaciones en la estructura atómica impactan directamente en las propiedades macroscópicas. Cuando regrese a Penn State de su beca de investigación en la Universidad de Hokkaido para completar su Ph.D. con el Dr. Mauro, trabajará con los datos que está recopilando ahora para desarrollar un marco computacional para comprender mejor cómo se pueden manipular las fluctuaciones en los vidrios de película delgada para lograr comportamientos de propiedad recién descubiertos.
Una posible aplicación de esta investigación es en la fibra óptica. Si se comprenden las fluctuaciones en el vidrio, se puede comprender, predecir y optimizar mejor cómo se mueve una señal óptica a través de un cable. Cada vez que la señal de luz golpea las paredes de sílice del cable, las propiedades de las fluctuaciones pueden tener un gran impacto, especialmente en la comunicación transoceánica.
Referencias:
Beyond the Average: Spatial and Temporal Fluctuations in Oxide Glass-Forming Systems: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00974
