Gli scienziati sono riusciti a produrre un tipo di vetro in grado di riassemblarsi dopo essere stato danneggiato dai raggi gamma.
I ricercatori hanno osservato che le pellicole di vetro calcogenuro con difetti indotti dai raggi gamma si rigeneravano gradualmente nel tempo a temperatura ambiente, tornando a uno stato di integrità strutturale senza alcun ulteriore intervento.
La scoperta, guidata dall’ingegnere Myungko Kang della Alfred University negli Stati Uniti, rivela un materiale che potrebbe essere davvero utile in luoghi come gli ambienti spaziali, dove le radiazioni gamma fluiscono costantemente, o strutture radioattive dove i sensori resistenti alle radiazioni potrebbero fare una grande differenza .
“Le persone cercano sempre più occhiali che abbiano una trasparenza ottica simile ai cristalli come il germanio e la cui composizione e proprietà possano essere adattate per l’uso in applicazioni in cui è possibile utilizzare il germanio”. dice la fisica Kathleen Richardson Dall’Università della Florida Centrale.
“Questi occhiali stanno vedendo un utilizzo crescente nei sistemi in cui la comunità è alla ricerca di alternative ad alcune delle soluzioni di cristallo storicamente utilizzate in precedenza”.
Il vetro è un materiale molto strano anche nel migliore dei casi, ma è estremamente utile in molti modi. Vetri di calcogenuro – Gli elementi minerali – quelli tra cui zolfo, selenio, tellurio o polonio – interagiscono con la luce in modi che li rendono utili per i dispositivi ottici, soprattutto nel rilevamento a infrarossi.
Kang e i suoi colleghi stavano realizzando tali vetri da utilizzare nei circuiti elettrici satellitari, utilizzando quantità accuratamente miscelate di zolfo, germanio e antimonio.
“Questi occhiali impediscono l’ingresso di ossigeno, il che li rende speciali per i raggi infrarossi.” Richardson dice“Questi elementi sono costituiti dagli elementi all’estrema destra della tavola periodica. Quando questi elementi si legano insieme, formano materiali molto trasparenti alla luce infrarossa ma con atomi molto grandi e legami deboli.”
Questi occhiali devono essere testati sotto le sollecitazioni a cui sarebbero esposti in condizioni operative, uno di questi stress per gli ambienti spaziali sono le radiazioni gamma.
Qui sulla Terra non siamo esposti ai raggi gamma spaziali perché la nostra atmosfera funge da scudo molto efficace, ma il decadimento radioattivo di alcuni isotopi elementari può produrre radiazioni gamma.
Per esporre i loro campioni alla luce ad alta energia, i ricercatori hanno posizionato i campioni in radiatori alimentati Cobalto-60È una forma sintetica di cobalto radioattivo. Questa esposizione ha creato difetti microscopici nel vetro distorcendo i deboli legami tra gli atomi.
Il vetro è stato quindi posto a temperatura ambiente e dopo 30 giorni il vetro si era ripreso.
“Poiché sono atomi grandi e legami deboli, nel tempo questi legami possono allentarsi e rimodellarsi da questa disposizione distorta, e quindi guarire”. Richardson dice.
“Quindi il concetto di vetro autorigenerante è che quando i nostri esperimenti sono esposti a radiazioni ad alta energia, questi legami si deformano o si rompono. Nel tempo, la temperatura ambiente è sufficiente per guarire questi legami in modo che le strutture possano ripararsi.”
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Il potenziale qui è piuttosto interessante. Il vetro, o una delle sue forme future, potrebbe un giorno essere utilizzato come sensore di radiazione durevole e reversibile in ambienti difficili, ad esempio.
Il team spera di sviluppare ulteriormente il vetro e di usarlo come punto di partenza per creare altri tipi di vetro con la stessa capacità di auto-riparazione.
“In futuro, il mio nuovo gruppo di ricerca mira a sviluppare nuove ceramiche indotte da radiazioni combinate con metodi di misurazione microscopica e ottica in situ come percorso verso la realizzazione di piattaforme ottiche leggere ultraveloci”. Kang dice.
“La mia ricerca sul tema unificante degli effetti delle radiazioni nelle ceramiche calcogenuri ha prodotto risultati molto influenti.”
La ricerca è stata pubblicata in Bollettino della Società di ricerca sui materiali.
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