×

Naukowcy odkryli nowy stan skupienia. Płynne szkło może zmienić oblicze badań nad materiałami

Szkło to nieco ekscentryczny materiał. Choć jest solidne, nie organizuje się w ładną strukturę krystaliczną, jak inne ciała stałe.


Płynne szkło

Cząsteczki szkła zamarzają zanim zdążą się zorganizować w kryształ. Naukowcy próbujący zrozumieć ten materiał natrafili na nowy stan skupienia materii – płynne szkło. Badanie opublikowano w Proceedings of the National Academy of Sciences.

Płynne szkło zostało stworzone z cząsteczek, które mogły płynąć, ale nie mogły się obracać. Punktem wyjścia do badań było zastosowanie koloidów, czyli mieszanin dużych cząstek rozproszonych w innej substancji (żele, emulsje).

pinterest

Koloidy doświadczają wielu zjawisk, które zachodzą w szklistym materiale, więc są doskonałym wskaźnikiem zastępczym do badania przemiany. Zespół odpowiedzialny za badanie postanowił inaczej podejść do tematu.

W koloidzie użyto eliptycznych cząstek zamiast kulistych. Zmieniając stężenie w mieszaninach odkryto niezwykłe zachowanie ciekłego szkła. To, co naukowcy zobaczyli w tej konkretnej substancji, to dwa konkurujące ze sobą przejścia szkliste.

Jednym z nich była regularna przemiana fazowa, która jest odwracalna. Drugie było nierównowagowe i nieodwracalne. To osobliwe połączenie może wyjaśnić szczególne właściwości szkła, które nie do końca są zrozumiałe.

Ze względu na swoje odmienne kształty nasze cząstki mają orientację – w przeciwieństwie do cząstek kulistych – co prowadzi do zupełnie nowych i wcześniej niezbadanych rodzajów złożonych zachowań. Przy pewnych gęstościach cząstek ruch orientacyjny zamarł, podczas gdy ruch postępowy utrzymywał się, co skutkowało stanami szklistymi, w których cząstki skupiały się, tworząc lokalne struktury o podobnej orientacji. – powiedział Andreas Zumbusch z Uniwersytetu w Konstancji

Rozwój dziedziny

Naukowcy zauważają, że zjawisko jest niezwykle interesujące z teoretycznego punktu widzenia. Badania nad ciekłym szkłem trwają od ponad 20 lat. Przede wszystkim należy zrozumieć, że szkło to nie tylko materiał, z którego zrobione są nasze okna.

Wiele innych materiałów zachowuje się, jak szkło – niektóre substancje organiczne, jak białka i komórki biologiczne, a także tworzywa sztuczne i metale. Wyniki eksperymentów będą miały ogromny wpływ na dalsze badania materiałów.

Nasze eksperymenty dostarczają pewnego rodzaju dowodów na współzależność między krytycznymi fluktuacjami a szklistym zatrzymaniem, o które od dawna zabiegała społeczność naukowa. – podsumował Matthias Fuchs


Fotografie: pinterest (miniatura wpisu), www.pnas.org, www.uni-konstanz.de

Mika Nojewska

Miłośniczka wszystkiego, co dziwne i ciekawe. Głównie tworzy teksty dla nauka.rocks i przed komputerem spędza więcej czasu, niż chciałaby się przyznać. W wolnym czasie odkrywa nieodkryte i próbuje opanować świat. Kocia mama i mag na 55 levelu

Może Cię zainteresować