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雖然玻璃是我們日常生活中普遍使用的材料,但它同時也存在難解的科學問題。與人們可能預期的相反,玻璃的真實性質仍然是個科學謎題,對其化學和物理性質的科學研究仍在進行中。

事實上,在化學和物理學中,玻璃一詞本身就是一個可變的概念:它包括我們所知的窗玻璃物質,但它也可以指一系列其他材料,這些材料的性質可以透過類似玻璃的行為來解釋,例如,包括金屬、塑膠、蛋白質,甚至生物細胞。

雖然玻璃可能會給人留下印象,但它絕不是傳統的固體。通常,當一種物質從液態轉變為固態時,分子排列成一排形成晶體圖案。在玻璃中,這種情況不會發生。相反,在結晶發生之前,分子被有效地凍結在原地。這種奇怪和無序的狀態是不同系統玻璃的特徵,科學家們仍在試圖理解這種亞穩態究竟是如何形成的。

現在,來自康斯坦茨大學的科學家們已經發現了一種玻璃的新的物質狀態——液體玻璃,此次發現的液態玻璃具有從前未知的結構元素,這也提出了關於玻璃及其轉變性質的新見解。

值得一提的是,膠體懸浮液是含有固體顆粒的混合物或流體,其尺寸為微米(百萬分之一米)或更大,比原子或分子大,因此非常適合用光學顯微鏡進行研究。迄今為止,大多數涉及膠體懸浮液的實驗都依賴於球形膠體。然而,大多數自然和技術系統是由非球形粒子組成的。

此次研究中,研究小組利用聚合物化學方法制造出小塑膠顆粒,拉伸並冷卻它們,直到它們變成橢球狀,然後將它們放入合適的溶劑中。由於其獨特的形狀,使得研究人員的粒子更具有方向性。

研究人員接著改變懸浮液中的粒子濃度,並用共焦顯微鏡跟蹤粒子的平移和旋轉運動。在一定的粒子密度下,定向運動凍結,而平移運動持續存在,導致粒子聚集形成具有相似定向的區域性結構的玻璃態。研究人員稱之為液態玻璃是這些團簇相互阻礙,並介導特徵性長程空間相關性的結果。這些阻止了液晶的形成,這將是熱力學所期望的物質的整體有序狀態

事實上,研究人員觀察到的是兩種相互競爭的玻璃轉變——一種是規則相變,另一種是非平衡相變——相互作用。研究人員認為,從理論的高度來看,這是一個非常有趣的現象。此次實驗為臨界漲落和玻璃狀停止之間的相互作用提供了證據,而科學界對此已經關注了相當長一段時間——幾十年來,液態玻璃的預測一直是理論上的推測

結果進一步表明,類似的動力學可能在其他玻璃形成系統中起作用,因此可能有助於闡明覆雜系統和分子的行為,從非常小(生物)到非常大(宇宙學)。它還可能影響液晶器件的發展。相關研究結果已發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

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最新評論
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    玻璃本來就是液態的,只不過流動速度慢,看似固態
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    以後可以用液態玻璃做衣服,穿身上又不透風又透明
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    液態玻璃,是不是就是水?
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    玻璃水,早就存在了,不稀奇,美國科學家寫論文謀神職需要吧
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    那以後手機可以疊起來放口袋裡了
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    人類擁有了上帝之眼,從此可以看遍寰宇
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    熔融玻璃料不就是液態的嗎,這我早就發現了
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    鑄造行業用的水玻璃瞭解下
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    液態玻璃?早就有了吧?加熱就是
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    液態玻璃可以做成手機鋼化膜,還可以做成飛機玻璃
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    發現????不是發明。??
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