Glas vervormt onder invloed van licht

Japanse onderzoekers hebben ontdekt dat een bepaalde soort glas gaat vloeien als het onder een geringe belasting wordt bestraald met licht. Bij gewoon glas is daarvoor warmte nodig. De onderzoekers hebben dit verschijnsel waargenomen bij enkele soorten chalcogenide-glas: glassoorten die een laag smeltpunt hebben, transparant zijn voor infrarode straling en halfgeleider-effecten vertonen. Deze glassoorten bevatten elementen als zwavel, seleen en telluur, die verbindingen vormen met arseen, antimoon, germanium en/of halogeniden.

De Japanners hebben resultaten gepubliceerd van hun onderzoek aan glas dat arseentrisulfide (AsS) bevat. Een monstertje van 0,05 mm dik en 0,2 mm lang werd aan één kant ingeklemd en aan het vrije uiteinde belast. Het verboog en veerde na het verdwijnen van de kracht weer terug. Werd het tijdens de belasting echter plaatselijk belicht, dan trad er blijvende vervorming op. Bij een 0,1 mm dikke glasvezel van hetzelfde materiaal, waaraan in de lengterichting werd getrokken, werd hetzelfde waargenomen. De vezel snoerde in op de plaats waar hij werd belicht (Science 270, p. 974).

De onderzoekers hebben berekend dat de viscositeit - ofwel de inwendige wrijving - van het glas onder invloed van het licht minstens vijftig maal zo klein wordt. Dit effect blijkt bij hogere temperatuur af te nemen. Dit wijst er op dat het effect niet een gevolg is van het warmer worden van het glas door de absorptie van licht. In dat geval zou het effect bij hogere temperatuur juist sterker moeten zijn. Bovendien veroorzaakt de licht-absorptie slechts een temperatuurstijging van 0,1 graad, wat veel te weinig is om een substantiële verandering in de vloeibaarheid van het glas te veroorzaken.

De Japanse onderzoekers denken dat het waargenomen effect wordt veroorzaakt door een foto-elektronisch proces. Door het licht worden er elektronen en 'gaten' (positieve ladingdragers) in het glas gegenereerd, en wanneer die recombineren zouden er veranderingen in de intramoleculaire bindingen in het materiaal kunnen plaatsvinden. Die veranderingen zouden op hun beurt tot het vloeien van het glas leiden. Dit effect zou volgens de onderzoekers kunnen worden benut bij de fabricage van microscopisch kleine optische componenten. Héél lokale vervormingen - op schalen van 0,01 tot 0,1 mm - zijn met behulp van thermische methoden namelijk veel moeilijker te bereiken: glas is daarvoor een te goede warmtegeleider.