将材料推向极限,就会发生奇怪的事情,比如发现了以前未知的液体相,研究超薄、高密度玻璃开发的科学家报告了这一点。
这些类型的玻璃有多种用途,包括 OLED 显示器和光纤,但它们可能存在稳定性问题。正是通过努力解决这些问题,这种不同类型的材料才得以出现。
至关重要的是,新发现的液相有望使薄玻璃比以前的材料更稳定、更致密——这一进展可能会开辟使用玻璃的不同方式,甚至开辟全新类型的设备。
“有很多有趣的特性突然出现,没有人想到在薄膜中你能够看到这些相,”物理学家 Zahra Fakhraai 说来自宾夕法尼亚大学。
“这是一种新型材料。”
玻璃是一种非常特殊的材料,通常在液体凝固时形成。虽然其特性变得很像固体,但玻璃的内部结构与液相相比并没有太大变化。它仍然存在迷人的转变对于科学家来说。
就超薄玻璃而言,这种转变可能很难在不遇到结晶等问题的情况下进行管理,尤其是在较大尺寸的情况下。薄玻璃比普通玻璃保留更多的液体特性,这可能导致不稳定和降解。
在其他玻璃中,使用一种称为气相沉积的技术(将气体直接转化为固体)而不是冷却液体,但尚不清楚这是否有助于提高超薄玻璃的稳定性。
在这项新研究中,研究人员花了数年时间进行实验,以确定气相沉积实际上会降低薄玻璃的一些类似液体的特性。
正是通过这个过程,当温度下降到极低的温度时,人们发现了高密度过冷液体的新相——它与生产超薄玻璃时通常观察到的液相不同。
“这两种液体具有不同的结构,类似于和金刚石都是由碳制成的固体,但以非常不同的固体形式存在,”法赫拉伊说。
后续实验证实,单个分子堆积成的结构不是晶体,而是其他东西。根据相的几何形状,研究人员认为这也可能对其他类型的材料产生影响。
这意味着通过气相沉积和玻璃中的新液态相,有可能生产密度更高的超薄玻璃(在某些情况下比晶体还要高)。
计划进一步研究以确定这种相变是如何发生的,包括仔细观察沉积阶段,这可以帮助科学家解决其他一些剩余问题玻璃的奥秘。
“我们希望这种基本的理解能够激发更多的应用和更好的能力来设计具有类似改进性能的薄膜玻璃,”法赫拉伊说。 “如果能够理解薄膜中的结构-性能关系,我们就可以通过设计做得更好。”
研究结果将于本周发表在美国国家科学院院刊。
编者注(2021 年 8 月 19 日):本文的早期版本错误地解释了气相沉积的基础知识,气相沉积将气体直接转化为固体。该错误现已更正。









