Жидкое стекло оказалось новым состоянием вещества

06.01.2021 11:33

Жидкое стекло оказалось новым состоянием вещества

Это стойкое заблуждение, что стекло уже является жидкостью, распространяемое учителями средней школы и экскурсоводами. Но технически это не так: стекло - это аморфное твердое тело. Обычно, когда вещество переходит из жидкости в твердое тело, ранее свободно текущие атомы выстраиваются в твердое кристаллическое образование. Но со стеклом дело обстоит иначе: его атомы "застывают" в неупорядоченном состоянии.

По крайней мере, так обычно бывает. В новом исследовании исследователи обнаружили форму стекла, в которой атомы проявляют сложное поведение, которое никогда раньше не наблюдалось в объемном стекле. По сути, атомы могут двигаться, но не могут вращаться.

Команда сделала это открытие в модельной системе коллоидных суспензий. Эти смеси состоят из крупных твердых частиц, взвешенных в жидкости, что облегчает ученым наблюдение за физическим поведением атомов или молекул. Обычно эти частицы представляют собой сферы, но для этого эксперимента команда использовала эллиптические частицы, чтобы они могли определить, в каком направлении они указывают.

Исследователи протестировали различные концентрации частиц в жидкости, отслеживая, насколько хорошо они могут двигаться и вращаться. В конце концов они обнаружили, что при более высоких концентрациях частицы блокируют друг друга от вращения, но они все еще могут двигаться, образуя состояние жидкого стекла.

Жидкое стекло оказалось новым состоянием вещества
Диаграмма, показывающая положение и ориентацию эллиптических частиц команды в состоянии жидкого стекла
Research groups of Professor Andreas Zumbusch and Professor Matthias Fuchs

"При определенных плотностях частиц ориентационное движение застыло, в то время как поступательное движение сохранялось, что приводило к образованию стекловидных состояний, в которых частицы сгруппировались в локальные структуры с аналогичной ориентацией", - говорит Андреас Зумбуш, ведущий автор исследования.

Команда говорит, что наблюдаемое поведение происходит от двух конкурирующих процессов стеклования, взаимодействующих друг с другом. Жидкое стекло предсказывалось десятилетиями, и новое наблюдение предполагает, что аналогичные процессы могут происходить и в других стеклообразующих системах.

"Это невероятно интересно с теоретической точки зрения", - говорит Маттиас Фукс, старший автор исследования. "Наши эксперименты предоставляют своего рода свидетельство взаимодействия между критическими колебаниями и застывшим светом, которого научное сообщество добивается уже довольно долгое время".

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Напомним, ранее сообщалось, что была обнаружена новая форма вещества.

Жидкое стекло оказалось новым состоянием вещества

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2021 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.