¿El vidrio es un líquido o un sólido?

El dilema de si el vidrio se encuentra en un estado sólido o líquido ha acompañado a la comunidad científica desde hace décadas. Y es que, aunque pueda parecer una respuesta obvia teniendo en cuenta la forma rígida, así como la dureza del mismo, si se decide observar este elemento por el microscopio, la cuestión comienza a crear una polémica.

De hecho, poniendo atención en el proceso de formación del vidrio, cuando el  soplador en acción a elevadas temperaturas comienza a generarlo, puede verse perfectamente la condición líquida del material. Sin embargo, a medida que el vidrio se va enfriando, parece que su forma va adquiriendo rigidez, llegando a convertirse en un sólido por completo. O al menos, eso es lo que parece. Pero, ¿y si te dijera que eso no es así?

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Un ASPECTO engañosO

Se considera que un objeto está por completo en estado sólido cuando, al mirarlo a través del microscopio, se observan sus moléculas asentadas por completo, formando una estructura cristalina. Esto es, una forma ordenada que se repite expandiéndose a las tres dimensiones del espacio.

En el caso del vidrio ocurre que, a simple vista, parece tener esa forma sólida, pero cuando se mira microscópicamente se observa que sus moléculas no están estructuradas y, de hecho, a temperatura ambiente no dejan de fluir nunca. Esto hace que el vidrio no adquiera nunca una forma exacta, pues su moléculas están en constante movimiento. Aún así, este es tan lento que no es apreciable por el ojo humano. De hecho, los científicos establecen que harían falta más de 10 millones de años para observar el cambio de forma a ojo desnudo.

Esto crea el dilema de no poder adjudicarle un estado concreto. Es, en realidad, una asignación que depende del autor, pues muchos de los expertos mantienen que lo correcto es considerar este material como un sólido amorfo con estructura no cristalina, mientras que otros defienden que lo mejor sería nombrarlos como líquidos sobreenfriados. Será entonces criterio del usuario considerarlo de una u otra forma.

vidrio a baja temperatura

Una de las investigaciones más importantes en esta temática la encabezaron los ceintíficos Karoline Weisner y Patrick Royall, de la Universidad de Bristol, en Reino Unido, junto a Ryoichi Yamamoto, de la Universidad de Kyoto, en Japón. En una publicación en la revista Nature lograron elaborar un estudio muy detallado del comportamiento de este material a bajas temperaturas.

Así, mediante una combinación de técnicas computacionales avanzadas y teoría de la información, observaron que, a medida que la temperatura ambiente descendía significativamente, las regiones de organización aumentaban con el tiempo y los átomos se organizaban en formas geométricas, de las cuales, destacaba el icosaedro (poliedro de 20 caras). Esto ocurre porque al enfriarse, la velocidad de agitación de los átomos es menor, lo que reduce su capacidad de movimiento, haciendo la velocidad a la que fluyen más baja y permitiéndoles organizarse en estructuras ordenadas con más facilidad.

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De esta forma, todo apuntaría a que, a una temperatura muy baja, la solidificación sí sería posible, y el vidrio podría incluirse sin ningún tipo de problema en la categoría de sólido con estructura cristalina.

Otros materiales desafiantes

Este “engaño óptico” en el vidrio no es algo único. En las últimas décadas, han ido viendo la luz, progresivamente, nuevos materiales que desafían las leyes de la física con sus impresionantes propiedades y apariencia.

Uno de ellos es, probablemente, el aerogel. Esta sustancia tiene una apariencia gaseosa, casi como si se tratase de un trozo de humo o gas, pero realmente es un sólido. De hecho, se trata del sólido menos denso que existe, pues habitualmente un centímetro cúbico pesa únicamente 0,02 g. A la vez, es muy resistente: unos simples gramos de aerogel pueden sostener varios kilos de peso.

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A su vez, nuevas investigaciones han conseguido llevar al límite a materiales ya conocidos, obteniendo resultados innovadores. Por ejemplo, en 2019 un estudio liderado por científicos de la Universidad de Edimburgo, en Escocia, Reino Unido, consiguieron someter a átomos de potasio a condiciones concretas de presión y observarlo así simultáneamente en estado sólido y líquido. En palabras de uno de los investigadores que encabezan el estudio, Andreas Hermann: “Sería como sostener una esponja llena de agua que empieza a filtrar, pero la esponja también está hecha de agua”.