Geometria e topologia svolgono un ruolo centrale nella fisica moderna, dalla formazione delle stringhe cosmiche nell'universo primordiale agli intricati modelli di crescita di foglie e petali di rosa. Da una prospettiva applicata, i difetti topologici sono fondamentali per comprendere i guasti meccanici nei materiali solidi e per descrivere i fenomeni di fusione nei sistemi bidimensionali.
Definire i difetti, tuttavia, richiede una configurazione di riferimento, tipicamente uno sfondo ordinato idealizzato. Nei cristalli, gli atomi sono disposti in strutture reticolari periodiche, rompendo la simmetria traslazionale continua in un sottogruppo discreto. Questo sfondo ordinato consente una definizione precisa di difetti come dislocazioni e disclinazioni.
Al contrario, i materiali amorfi, come il vetro di una finestra, mancano di ordine a lungo raggio. Le disposizioni atomiche sono disordinate oltre poche distanze interatomiche, rendendo l'identificazione e la classificazione dei difetti particolarmente elusive. Eppure, questa non è solo una sfida accademica: la capacità di prevedere dove e come un vetro potrebbe rompersi sotto stress ha implicazioni dirette per la progettazione, la sicurezza e l'ingegneria dei materiali.
Negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi nell'identificazione dei difetti topologici nei vetri. Tuttavia, questi sviluppi sono stati in gran parte limitati a modelli bidimensionali semplificati, limitandone la rilevanza per i materiali reali. In una recente pubblicazione su Nature Communications , la Dott.ssa Arabinda Bera e il Professor Alessio Zaccone (Università degli Studi di Milano), in collaborazione con il Professor Matteo Baggioli (SJTU), hanno introdotto, per la prima volta, una definizione robusta dei difetti topologici nei vetri tridimensionali.