Bij het ontstaan van glas en die overgang van vloeibaar naar vast gebeurt er iets mysterieus wat nog niet begrepen wordt door de natuurkunde. Het wordt wereldwijd bestudeerd, onder andere hier op de TU Eindhoven. Hallo. Goeiedag. Welkom. Mooi glas hier. Ja, kom binnen. Wat is glas precies? Wat is jullie definitie ervan? Ja, nou, één definitie is inderdaad een heel alledaags materiaal zoals, deze vaas. Maar voor ons als natuurkundigen is het een veel breder begrip. Glas is namelijk ook een fase waarin een materiaal zich kan bevinden en in feite kan ieder denkbaar materiaal in een glasfase bestaan. Wat is voor jullie het mysterie van dat glas? Wat er interessant aan is, is dat die structuur niet lijkt te kloppen met die van een vaste stof. Het is een vaste stof. Ja, precies. Een glas is een vaste stof. En het bijzondere daaraan is als je zou inzoomen op hoe de atomen of moleculen zijn gestructureerd in zo'n materiaal, dan is dat in een glas op een wanordelijke wijze. Als je hier kijkt naar de structuur van dat materiaal, dan zou je verwachten dat het een vloeistof is. Zou je kunnen zeggen dat het een vloeistof is die bevroren is in de tijd, dat het lijkt alsof het plotseling gestopt is met ronddraaien? En dat is inderdaad precies hoe glasblazers een glas maken. Je verhit het eerst naar een hoge temperatuur waar het vloeistof is. En dan koel je hem heel snel af zodat het materiaal geen tijd heeft om te kristalliseren. Maar de grote vraag waar wij en niet alleen wij, maar ook honderden wetenschappers over de hele wereld al jaren mee worstelen, is waarom die structuur nauwelijks verandert. Maar de materiaaleigenschappen, die veranderen gigantisch, want je gaat van vloeistof naar harde, vaste stof. Om dieper tot de kern te komen van het glasmysterie wordt gekeken naar de beweging van de moleculen. Hier hebben we dan vloeistoffase. Daar zijn de deeltjes vrij om rond te bewegen en het hele gebied te verkennen. Hier zie je een kristal, daar zitten de deeltjes allemaal op een rooster. Waar ze alleen nog kunnen bewegen. En jullie haten structuur, dus daar kan je niks mee. Je wil wanorde. Ja. Voor een glas willen we wanorde. Hier zie je eigenlijk bijna dezelfde structuur, maar hierin bewegen de deeltjes dus helemaal niet. Die gaan eigenlijk nergens heen. Het mysterie van dat glas zit hem dan in de overgang van vloeibaar naar vast. Ja, ook met dit model kunnen we echt meer begrijpen over de structuur en over de dynamica en hoe het echt op een enkel deeltjesniveau gebeurt dus op een enkel atoomniveau gebeurt. Wat bepaalt nou die overgang? Is er een soort heilige graal in de glaskunde? De heilige graal in het vakgebied is om een universele theorie voor glasvorming op te stellen omdat glasvorming in ieder denkbaar materiaal kan optreden zouden we graag een theorie willen die dat proces kan verklaren in al die verschillende materialen. Alle materialen kunnen dus een glasstructuur hebben, ook plastic. Dus als je zo duurzaam mogelijk plastic wil maken moet je dat ook beter begrijpen. Ook dat wordt onderzocht hier aan de TU. Wat we hier zien is eigenlijk een heel scala aan glasachtige polymeren. Dus plastic. We hebben hier verschillende voorbeelden. Dit kennen we allemaal. Dit is eigenlijk nu al bros en als ik hier nu koffie in zou doen gaat ie waarschijnlijk al stuk. Dit is een voorbeeld van polycarbonaat. Een DVD is wat buigzamer, maar van hetzelfde polycarbonaat waar we dvd's van maken, hetzelfde molecuul, kunnen we ook kogelvrij glas maken. Dus kogelvrij glas is een plastic. Is een combinatie meestal van normaal glas en polycarbonaten. Nou, wat wij nu willen begrijpen. Ik heb hier een zogenaamde trekstaaf van polystyreen, dus waar we plastic bekertje van net van hadden. En ik heb hier een trekstaaf van polycarbonaat. En wat we zien is polystyreen, dat breekt heel erg bros. Dat veroudert veel sneller dan polycarbonaat. We kunnen dat proces versnellen. Lieven als jij zo hard als je kan. Zo snel of hard? Zo snel als je kan. Oh. Verjongen is hard werken. Nog een stukje. Dan zie je dat die polystyreen staaf van net in één keer taai is geworden. Dat verouderen bij polystyreen gaat zo snel dat als we nu heel even een paar tellen wachten terwijl jij en ik dit gesprek voeren, het materiaal waarschijnlijk alweer bros geworden is. Ja. Niet alleen plastics, maar vele materialen kunnen dus bestaan in de glasfase. En behalve voor duurzame plastics wordt de glastheorie bijvoorbeeld gebruikt voor de ontwikkeling van snellere computerchips. Maar er is nog een bijzondere toepassing. Vito Conte houdt zich binnen de werkgroep bezig met het toepassen van de glastheorie voor onderzoek naar kanker.
