شیشه چیست؟

مجله علمی ایلیاد - همه‌ی اطراف ما را شیشه فرا گرفته است. از پنجره گرفته تا شیشه‌ی نوشیدنی تا آینه و حباب لامپ از شیشه ساخته شده است. بخش‌هایی از خودروهایی که روزانه سوار می‌شویم و حتی صفحه نمایش گوشی‌هایی که همیشه در دست داریم نیز از شیشه ساخته شده است.

شیشه به طور کلی یک جامد است و احساسی که به ما می‌دهد نیز مانند جامد است، ولی با این حال یک جسم جامد عجیب و غریب است. شیشه به عنوان یک «جامد آمورف» شناخته می‌شود و برخلاف اکثر جامدات که اتم‌ها در آن‌ها با ترتیب خاصی قرار گرفته‌اند و الگوهای کریستالی تکراری دارند، اتم‌های موجود در شیشه به‌صورت کاملاً تصادفی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. این وضعیت بیشتر از اینکه شبیه جامدات باشد، به مایعات شباهت دارد و به نحوه‌ی تولید شیشه ارتباط دارد.

شیشه در ابتدا از طریق ذوب کردن مواد خامی مانند شن و سپس سرد کردن آن‌ها تولید می‌شود. فرآیند سرد کردن در تولید شیشه آنقدر سریع است که اتم‌ها نمی‌توانند قبل از تشکیل جامد در یک ساختار کریستالی مرتب قرار بگیرند.

انسان‌ها از زمان باستان تا کنون به تولید شیشه مبادرت ورزیده‌اند. با این حال، روش‌های تولید شیشه در عصر مدرن به نحوی پیشرفت کرده که کاربردهای بیشتری برای شیشه‌ها ایجاد شده است. به‌عنوان مثال، حکاکی‌های ریز مارپیچی که بر روی شیشه ایجاد می‌شود، به نور اجازه می‌دهد تا به آسانی در طول یک سطح پخش شود. این وضعیت باعث می‌شود داده‌ها به صورت بهتری از کابل‌ها عبور کنند؛ همان اتفاقی که در کابل‌های فیبر نوری می‌افتد. این تکنولوژی چارچوب اصلی اینترنت کنونی در دنیا است.

امروزه پنجره‌هایی ساخته شده است که در آن‌ها دو لایه شیشه قطرات ژل را بین خود نگه داشته‌اند و زمانی که دمای هوای بیرون گرم باشد، شیشه مات می‌شود. جایگزین کردن لایه‌های شیشه‌ای با دیگر مواد باعث می‌شود بتوان شیشه‌هایی ساخت که نور را از زوایای دلخواه قطع کند و جلوی ورود نور از زوایای مختلف را بگیرد. از این تکنولوژی در لنز دوربین‌ها استفاده می شود.

البته همه‌ی شیشه‌هایی که در دنیا موجود است، توسط انسان‌ها ساخته نشده است. رعد و برق و برخورد شهاب سنگ‌ها به زمین نیز می‌توانند منجر به تولید شیشه شوند. رعد و برق می‌تواند ذرات کوچک خاکستر ناشی از فواره‌های آتشفشانی را تبدیل به بارانی از شیشه کند. آبی که بر روی ماه وجود دارد نیز در برخی موارد درون یک پوشش شیشه‌ای قرار گرفته است که این قفس‌های شیشه‌ای در اثر برخورد شهاب سنگ‌ها با ماه ایجاد می‌شوند. دانشمندان این شیشه‌ها را به کمک میکروسکوپ‌ها و تلسکوپ‌های فوق پیشرفته مورد مطالعه قرار می‌دهند.