Учёные безуспешно попытались проникнуть в молекулярную природу стекла

Для обывателя стекло — это в первую очередь один из старейших, ценнейших и многогранных материалов. А для учёных — ещё и один из самых интригующих типов твёрдого тела, поскольку стекло совмещает в себе свойства, характерные как для жидкостей, так и для твёрдых веществ. По определению стекло является некристаллическим (аморфно-изотропным) твёрдым телом, которое переходит в настоящую жидкость при нагревании выше так называемой точки стеклования. При достижении этой критической температуры — где-то между 520 и 600 ˚C (для самых обычных типов стекла) — образующаяся вязкая масса состоит одновременно из жидкости (текучие области) и твердообразной массы (присутствуют жёстко связанные домены). Причём состояние это является квазиравновесным и может сохраняться сколь угодно долго.

Десятилетиями учёные старались понять, как именно ведёт себя стекло на молекулярном уровне при приближении к температуре фазового перехода. Научная группа из Мичиганского университета (США) под руководством Кевина Кубарыча решила воспользоваться преимуществом ультрабыстрой лазерной спектроскопии для наблюдения за самыми стремительными молекулярными движениями в жидкости с температурой, слегка превышающей точку стеклования. Своим исследованием учёные собирались снять тот налет «мистики», который окружает феномен стекла как форму твердого тела, то есть ответить на вопросы, почему при наличии ближнего порядка отсутствует дальний, почему всё же возникает ближний, почему при наличии областей кристалличности материал не кристаллизуется…

looking-through-glass-orig-2012-04-12.jpg Рис. 1. Стекло, нагретое до температуры стеклования, когда оно одновременно состоит из жидкости и твердообразной массы (иллюстрация Kevin Kubarych / Matthew Ross).

…А настоящим результатом работы, отчёт о которой опубликован в журнале Physical Review, стало, пожалуй, дальнейшее укрепление «мифологии» стекла. Обнаружилось, что даже при разрешении в 1 пикосекунду всё равно наблюдается феномен «динамической блокировки», характерной для некоторых коллоидных систем, когда молекулы буквально запираются в своих позициях, но при этом структурно стекло при данной температуре неотличимо от жидкости.

Что является причиной или силой, порождающей «динамическую блокировку», пока можно только догадываться, зато очевидно, что стекло не хочет забывать о своей уникальности даже после расплавления и, находясь в жидком фазовом состоянии, всё равно остаётся стеклом!

glass-600.jpg Рис. 2. Расплавленное стекло (фото Pieter Musterd).

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (14 votes)
Источник(и):

1. Мичиганский университет

2. compulenta.ru