20多年來對液態玻璃第一次理論研究成果將在材料科學領域產生深遠影響。圖片來源：WACOMKA/SHUTTERSTOCK.COM

玻璃確實是一種奇特的材料。 儘管它是固體，但其成分卻並不像其他固體那樣由良好的晶體結構組成，它的分子在形成晶體之前就被凍結了。對玻璃的探索使研究人員發現了一種新的物質形態：液態玻璃。

這項研究的出發點是使用膠體，即分散在第二種物質中的“大”顆粒混合物，例如凝膠和乳液。這些物質可以經歷很多發生在玻璃化材料中的現象，因此它們是研究這些玻璃化轉變的一個很好的替代物。

參與這項研究的團隊決定嘗試研究一些不同於以往的東西。他們沒有在膠體中使用球形粒子，而是製造出特殊的橢圓形（卵形）粒子。透過改變混合物中這些物質的濃度，他們發現了不尋常的液態玻璃形態。

康斯坦茨大學的資深作者Andreas Zumbusch教授在一份宣告中說：“由於其獨特的形狀，我們的粒子具有定向性（與球形粒子不同），這就產生了全新的、以前未被研究過的複雜形態。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。”

橢球粒子在液態玻璃中的位置和取向。圖片來源：Andreas Zumbusch教授和Matthias Fuchs教授的研究小組

研究人員在這種特殊物質中看到的是兩種相對的玻璃化轉變形式。一種是規則的相變，是可逆的。另一種是不平衡的，是不可逆的。這種結合可能導致產生了玻璃的特殊性質。

康斯坦茨大學軟凝聚態理論教授，該論文的另一位資深作者Matthias Fuchs博士說：“從理論角度來看，這是一個非常有趣的現象。”我們的實驗為臨界波動和玻璃阻滯之間的相互作用提供了證據，這在科學界已經受關注了相當長一段時間。”

瞭解玻璃不僅僅是我們製造窗戶的材料。很多種材料的效能都像玻璃，包括塑膠和金屬，以及蛋白質等有機物質，甚至生物細胞。

關於液態玻璃的理論研究已經進行了二十年，這個第一次取得的成果將在材料科學領域產生深遠的影響。

Alfredo Carpineti博士是IFLScience的工作人員之一。他主要研究天文學、物理學和技術學。他擁有倫敦帝國理工學院天體物理學博士學位和量子場與基本力碩士學位。他擁有羅馬大學“La Sapienza”物理學和天體物理學學士學位。他致力於打擊STEM中的不公平現象，並且是Pride in STEM（@PrideinSTEM）的主席和創始人。Pride in STEM是英國最大的慈善信託基金，致力於支援STEM中的LGBTQ+人群。他熱衷於科學傳播，製作影片和播客，綽號為“TheAstroholic”。