Para projetar novos materiais em escalas atomicas, é necessário conectar a natureza fractal das superfícies de fratura na escala atômica usando modelagem de mecânica quântica com os dados experimentais das superfícies de fratura em escalas macroscópicas. Usamos uma simulação de mecânica quântica semi-empírica da fratura em sílica amorfa para calcular um parâmetro identificado como uma comprimento característica crítico, a0, que foi derivado experimentalmente da natureza fractal da fratura para muitos materiais que falham de maneira quebradiça. Até onde sabemos, não existem modelos de simulação conhecidos além de nossa pesquisa relacionada que utilizem o parâmetro fractal a0 para descrever a fratura fractal da superfície de fratura usando simulações mecânicas quânticas. Fornecemos evidências de que a0 pode ser calculado tanto na escala atômica quanto na escala macroscópica, tornando-se uma propriedade fundamental da estrutura e um dos elementos da fratura fractal. Usamos um modelo de rede aleatória contínua e o método de coordenada de reação para simular a fratura. Propomos que a fratura em sílica amorfa ocorre devido à reconfiguração da ligação resultando em aumento do volume de deformação na ponta da fissura. Hipotetizamos duas configurações específicas que levam à fratura a partir de uma reconfiguração anelar de quatro ligações para configurações de três ou cinco ligações (observadas recentemente), resultando em uma mudança de volume. Finalmente, definimos uma energia de fratura de reconfiguração no nível atômico, que é aproximadamente o valor da energia de superfície de fratura experimental.
Morin et al. (Sun,) estudaram esta questão.