Conexión cuantitativa entre los movimientos “democráticos” y la teoría de Adam y Gibas, en la relajación vítrea

FRECHERO M. A.; APPIGNANESI G. A.; KOB W.

Sata

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química inorgánica; 2009

Sin duda, día a día, crece el campo de aplicación tecnológico de los materiales vítreos.  Por esta razón, este tipo de materiales tiene una marcada atención en el ámbito de  la investigación tanto básica como aplicada. En este contexto, nuestros esfuerzos están fundamentalmente dirigidos a comprender tanto el comportamiento como la “estructura” de los sistemas amorfos, ya que su conocimiento hasta hoy es sólo parcial. Una de las preguntas más fascinantes en este campo está orientada a entender cómo  un líquido sobreenfriado alcanza la rigidez amorfa. En esta dirección, hace ya más de 40 años, Adam y Gibbs (1965) propusieron una exitosa teoría en la cual interpretaron la dinámica de estos sistemas considerando la existencia de “regiones de reacomodamiento cooperativo” cuyo tamaño crece a medida que la temperatura disminuye en el régimen sobreenfriado, dada la progresiva participación de un mayor número de partículas necesarias para dar origen a estas regiones. Sin embargo, la naturaleza física de éstas ha sido elusiva hasta hoy a pesar de los muchos esfuerzos realizados. Inicialmente, el descubrimiento de las heterogeneidades dinámicas (dada por el hecho de que las partículas móviles no se encuentran uniformemente distribuidas en el sistema sino arregladas en “clusters”) están asociadas a un tiempo característico, que aumenta conforme disminuye la temperatura, comenzaba a ser una interpretación en la dirección de esta teoría. Más tarde, el hallazgo de los clusters democráticos (d-clusters) como los eventos relevantes en la relajación alfa del sistema (d-clusters: clusters de de partículas móviles relativamente compactos, eventos rápidos en comparación con el tiempo de relajación alfa y que suceden de forma esporádica dando lugar a la transición entre metacuencas), dio lugar a entender a estos objetos, los d-clusters, como los fuertes candidatos para las regiones de reacomodamieno cooperativo propuestas por Adam Y Gibbs. En este trabajo avanzamos en esta dirección, trabajando con sistemas binarios de Lennar-Jones de 8000 partículas en un amplio rango de temperaturas, desde 0.55 a 0.438 en unidades reducidas (acercándonos hasta casi la temperatura de Mode Coupling - 0.435 -) y encontramos un buen acuerdo entre el comportamiento de nuestros d-clusters al considerándolos como las regiones de recomodamiento cooperativo con la temperatura, tal como lo predice la mencionada teoría.