2021年1月6日
而玻璃是一个真正的无处不在的材料,我们每天使用,它还代表了一个重大的科学难题。相反人们可能预期的那样,玻璃的本质仍是一个谜,以科学调查其化学和物理性质仍在进行中。
在化学和物理中,术语玻璃本身是一个可变的概念:它包括物质我们知道窗口玻璃,但这也可能是指一系列的其他材料属性能够被解释为参考玻璃样的行为,包括,例如,金属,塑料,蛋白质,甚至生物细胞。亚博网站下载
虽然给人的印象,玻璃绝非传统固体。通常,当材料从液态到固态的分子排列形成一个晶体模式。
在玻璃,这不会发生。相反,分子有效地冻结在结晶发生之前。这个奇怪的和无序状态是眼镜的特点在不同的系统和科学家仍在试图理解这个亚稳状态形式。
一个新颖的物质状态:液态玻璃
研究由教授安德里亚斯Zumbusch(化学系)和马提亚福克斯(物理系),康斯坦茨大学的刚刚添加另一层玻璃复杂性的难题。
使用一个模型系统涉及到特制的椭圆形胶体的悬浮液,研究人员发现了一个新国家的事,液态玻璃,单个粒子能够移动而无法旋转,复杂的行为,此前还没有观察到散装眼镜。yabo214
结果发表在美国国家科学院院刊》上亚博老虎机网登录美利坚合众国(PNAS)(出版日期:2021年1月19日;发表:2021年1月4日)。
胶体悬浮液或含有固体颗粒的液体混合物,在微米尺寸(一米的1000000)或者更多,是比原子或分子,因此适合调查与光学显微镜。yabo214
他们是受欢迎的科学家们研究玻璃转变,因为他们特性的许多现象也发生在其他glass-forming材料。亚博网站下载
特制的椭圆形胶体
到目前为止,大多数实验涉及胶体悬浮液依靠球形胶体。大多数的自然和技术系统,然而,对于粒子组成。yabo214
使用高分子化学,团队由Andreas Zumbusch制造小的塑料粒子,拉伸和冷却,直到他们达到他们的椭球体形式,然后放在一个合适的溶剂。yabo214
“由于其独特的形状我们的粒子取向——而非球形粒子——之前产生全新的、优yabo214雅的各种复杂的行为”,Zumbusch解释道,他是一个物理化学教授和这项研究的资深作者。
研究人员接着改变粒子浓度的悬浮液,并追踪平移和旋转运动的粒子使用共焦显微镜。yabo214
继续Zumbusch:“在某些粒子密度方向运动冻结而平移运动持续,导致玻璃州粒子聚集形成局部结构具有类似取向”。yabo214
研究人员称之为液态玻璃是这些集群相互阻碍的结果和调节特性远程空间相关性。这些防止液晶的形成将是全球下令物态预期从热力学。
两个相互竞争的玻璃转换
研究人员观察到的实际上是两个相互竞争的玻璃转换——普通相变和非平衡相变,相互作用。
“这是非常有趣的从理论视角”,教授评论马提亚Fuchs软凝聚态理论的康斯坦茨大学和其他高级作者在纸上。
“我们的实验提供的证据之间的相互作用至关重要的波动和玻璃被捕后,科学界一直在很长一段时间”。液态玻璃的预测仍然是一个理论猜想了二十年。
结果进一步表明,类似的动力可能在其他glass-forming系统和可能有助于揭示复杂系统的行为和分子从非常小的(生物)非常大(宇宙)。它还可能影响液体结晶设备的发展。
这项研究是发起的康斯坦茨大学的合作研究中心(CRC) 1214“各向异性粒子作为构建块:裁yabo214剪形状、交互和结构”,这是由德国研究基金会(DFG)从2016年到2020年。
事实
- 一组来自康斯坦茨大学的化学家和物理学家发现了一个新国家的事,液态玻璃,未知的结构元素。
- 研究由Andreas Zumbusch教授(化学系)和马提亚Fuchs教授(物理系)提供了新的见解玻璃化转变的尚未解决的问题。
- 实验与椭圆形胶体表明液态玻璃形式,因为粒子能够移动但无法旋转,导致当地粒子簇相互阻碍,从而防止形成有序状态的物质。yabo214
- 最初出版:Jorg辊、Aleena Laganapan, Janne-Mieke梅耶尔,马蒂亚斯·福克斯,安德烈亚斯Zumbusch:观察液态玻璃在椭圆形胶体悬浮液,PNAS,2021年1月4日。URL:https://doi.org/10.1073/pnas.2018072118
- 这项研究是发起的康斯坦茨大学的合作研究中心(CRC) 1214“各向异性粒子作为构建块:裁yabo214剪形状、交互和结构”,这是由德国研究基金会(DFG)从2016年到2020年。
来源:https://www.uni-konstanz.de/en/