Risolto il mistero della pietra per pizza
Il minerale cordierite si comporta in modo strano con il calore del forno. Si espande in due direzioni e si restringe nella terza. Ora è chiaro il perché.
Che si tratti di acqua o di pietra, quando le sostanze si riscaldano si espandono. Il motivo è molto semplice: gli atomi e le molecole si muovono di più e hanno bisogno di più spazio. Tuttavia, alcuni materiali non rispettano questa regola: ad esempio il minerale cordierite, utilizzato anche per produrre molte pietre per pizza resistenti al calore. La cordierite cambia solo leggermente le sue dimensioni, indipendentemente dal calore del materiale. Addirittura si restringe in una direzione nel forno, mentre si espande nelle altre due direzioni. Martin Dove della Queen Mary University di Londra e Li Li della Civil Aviation Flight University of China di Guanghan hanno decifrato le ragioni di questo strano comportamento. Come riportano nella rivista scientifica "Matter", due effetti agiscono l'uno contro l'altro e quasi si annullano a vicenda.
In campo tecnologico, questo tipo di fenomeno è molto diffuso.
Nella tecnologia, questo tipo di comportamento è ricercato per le applicazioni ad alte temperature. Se i componenti si espandono e si restringono ripetutamente in modo significativo, si creano tensioni che possono distruggerli. Materiali come la cordierite, che difficilmente si modificano in ampi intervalli di temperatura, sono quindi molto più resistenti. Tuttavia, i materiali che resistono all'espansione termica o addirittura alla contrazione dovuta al calore sono relativamente rari. La loro struttura atomica deve avere proprietà molto speciali per neutralizzare le vibrazioni termiche naturalmente sempre più espansive degli atomi. Il modo in cui ciò è stato ottenuto nella cordierite era finora sconosciuto.
Fonte: Immagine stampa M. Dove e L. Li
Dove e Li sono giunti alla conclusione che in questo caso giocano due effetti. Da un lato, i movimenti più forti possono anche avvicinare il reticolo cristallino, ovvero quando gli atomi tirano gli atomi vicini l'uno verso l'altro a causa delle loro forti vibrazioni termiche e la distanza tra loro si riduce. D'altra parte, le "giunture" nel reticolo cristallino possono trasferire le forze di deformazione all'intera struttura in modo che, ad esempio, le strutture ad anello diventino ovali. Si espandono in una direzione e si contraggono nell'altra, proprio come il reticolo di una staccionata quando viene allungato nel senso della lunghezza.
A basse temperature, le vibrazioni di frequenza relativamente bassa fanno sì che gli atomi del cristallo tirino i loro vicini l'uno verso l'altro. Questo fa sì che la cordierite si restringa leggermente in tutte e tre le direzioni spaziali. Se le temperature continuano a salire, le vibrazioni ad alta frequenza degli atomi vengono trasferite al reticolo cristallino attraverso le giunzioni. Questo inverte e neutralizza il ritiro in due direzioni spaziali. Il risultato complessivo è che la cordierite si espande solo in minima parte nel forno e addirittura si restringe leggermente in una direzione. Sebbene queste scoperte aiutino solo indirettamente a cuocere una pizza migliore, dovrebbero ora aiutare nella ricerca di materiali con proprietà simili.
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articolo originale su Spektrum.de
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