
液体玻璃的理论研究已经进行了二十年。第一个结果将在材料科学领域产生长期影响。wacomka/shutterstock.com
玻璃确实是一种奇特的材料。尽管具有固体,但其成分并未像其他固体那样在不错的晶体结构中组织。它的分子在将自己整理成晶体之前就被冷冻到位。了解玻璃的追求使研究人员发现了一种新的物质状态:液体玻璃。
液体玻璃是由能够流动但无法旋转的颗粒产生的。如国家科学院论文集,这种新状态可以深入了解普通玻璃的形成方式。
这项研究的起点是使用胶体,即通过第二种物质分散的“大”颗粒的混合物。凝胶和乳液是胶体的例子。这些物质可以在形成玻璃材料中发生许多现象,因此它们是研究这些玻璃过渡的好代理。
参与这项研究的团队决定尝试与以前的研究不同。它们没有在胶体中使用球形颗粒,而是制造了特殊的椭圆形(蛋形)颗粒。通过改变混合物中这些浓度的浓度,他们发现了异常的液体玻璃行为。
“由于它们的不同形状,我们的颗粒具有取向 - 与球形粒子相反,这会产生全新且以前未研究的复杂行为,”高级作者Andreas教授Zumbusch,来自康斯坦茨大学陈述。 “在某些粒子密度下,定向运动冻结了,而翻译运动持续存在,导致玻璃状状态,在玻璃状状态下,颗粒聚集在形成具有相似方向的局部结构。”

研究人员在这种特殊物质中看到的是两个相互竞争的玻璃过渡。一个是常规的相变,是可逆的。另一个是一个非平衡的一个,是不可逆转的。这种组合可能是产生玻璃特性的原因。
“从理论上的角度来看,这是非常有趣的。”Matthias Fuchs博士,康斯坦茨大学软凝结物质理论教授和本文的另一位高级作者。 “我们的实验为科学界在相当长的一段时间以来的批判性波动和玻璃逮捕之间相互作用提供了一种证据。”
理解玻璃不仅仅是使我们的窗户的材料。多种材料的行为就像玻璃一样,包括塑料和金属,以及有机物质,例如蛋白质,甚至是生物细胞。
液体玻璃的理论研究已经进行了二十年。第一个结果将在材料科学领域产生长期影响。