-1 °C

Потвърдиха ново състояние на материята – течно стъкло

Изследователи от Университета в Констанц съобщават за ново състояние на материята, описано като „течно стъкло”, с неизвестни досега структурни елементи. Откритието хвърля светлина върху стария научен проблем за  същността на стъклото и неговите преходни състояния.

Макар че стъклото е повсеместен материал, който използваме ежедневно, то все още представлява голяма научна загадка. Истинската природа на стъклото остава неизяснена, а научното изследване на неговите химични и физични свойства все още е в ход. В химията и физиката самият термин стъкло е променлива концепция – той включва веществото, който познаваме като прозоречно стъкло, но може да се отнася и за редица други материали със свойства, които се обясняват с поведение, подобни на стъклото – такива материали са, например, метали, пластмаси, протеини и дори биологични клетки.

Стъклото е всичко друго, но не и конвенционално твърдо, въпреки че създава такова впечатление. Обикновено, когато материалът преминава от течно в твърдо състояние, молекулите се подреждат така, че да образуват кристален модел. В стъклото това не се случва. Вместо това молекулите ефективно „замръзват” на място, преди да се случи кристализация. Това странно и неподредено състояние е характерно за стъклото в различни системи и учените все още се опитват да разберат как точно се образува подобно метастабилно състояние.

Изследванията, ръководени от проф. Андреас Зумбуш (Катедра по химия) и проф. Матиас Фукс (Катедра по физика) – и двамата със седалище в Университета в Констанц, добавят още един слой сложност към стъклената загадка, отбелязва Phys.org. Използвайки моделна система, включваща суспензии от специално изработени елипсоидни колоиди, изследователите откриват ново състояние на материята – течно стъкло, в където отделни частици могат да се движат, но не могат да се въртят. Подобно сложно поведение досега не е било наблюдавано при насипни стъкла.

Колоидните суспензии са смеси или течности, които съдържат твърди частици с размери на микрометър (една милионна част от метър) или повече, те са по-големи от атомите или молекулите и следователно са подходящи за изследване с оптична микроскопия. Популярни са сред учените, изучаващи стъклените преходи, тъй като в тях се срещат много от явленията, характерни и за други стъклообразуващи материали.

Към днешна дата повечето експерименти, включващи колоидни суспензии, разчитат на сферични колоиди. По-голямата част от естествените и техническите системи обаче са съставени от несферични частици. Използвайки полимерна химия, екипът, воден от Андреас Зумбуш, създава малки пластмасови частици, като ги разтяга и охлажда, докато постигнат своите елипсоидни форми и след това ги поставя в подходящ разтворител.

„Поради различните си форми, нашите частици имат ориентация – за разлика от сферичните частици, което поражда изцяло нови и неизследвани досега видове сложно поведение”, обяснява Андреас Зъмбуш, професор по физическа химия и старши автор на изследването.

След това учените променят концентрацията на частици в суспензиите и проследяват както транслационното, така и въртеливото движение на частиците, използвайки конфокална микроскопия. „При определени плътности на частиците ориентационното движение замръзва, докато транслационното движение продължава, което води до стъклени състояния, при които частиците се групират, за да образуват локални структури с подобна ориентация”, разказва проф. Зъмбуш.

Това, което изследователите са нарекли течно стъкло, е резултат от взаимното преграждане на тези клъстери и посредничеството на характерни пространствени корелации с голям обсег. Те предотвратяват образуването на течен кристал, който би бил подреденото състояние на материята, очаквано от термодинамиката.

Всъщност изследователите наблюдават два конкурентни стъклени прехода – редовна фазова трансформация и неравновесна фазова трансформация, взаимодействащи помежду си. „Това е невероятно интересно от теоретична гледна точка”, казва Матиас Фукс, професор по теория на кондензираната материя в Университета в Констанц и втори старши автор на изследването. „Нашите експерименти предоставят доказателства за взаимодействието между критичните колебания и стъкления арест, което научната общност е търсила от доста време”. Течното стъкло остава теоретично предположение в продължение на двадесет години.

Резултатите от изследването предполагат, че подобна динамика може да действа и в други системи за образуване на стъкло. То може да хвърли светлина върху поведението на сложни системи и молекули, вариращи от много малки (биологични) до много големи (космологични). Изследването също така може потенциално да повлияе върху развитието на течните кристални устройства.

Източник: technews

Facebook коментари

Коментари в сайта

Хороскоп за 16.01.2021

Хороскоп за Овен

Овен
Денят ви ще премине по-леко, наситен с приятни емоции и срещи. Ще ви се отдава без затруднения да решавате въпроси от професионален, обществен и личен характер. С колегите си бъде коректни, както и с всеки друг, ако искате да приключите навреме и без нежелани последствия общите ви задачи.
16 яну 2021

Хороскоп за Телец

Телец
Несвойствени за вас занимания ще отнемат част от времето ви, но няма да съжалявате. Добри попадения в сферата на недвижимите имоти, както и в рекламата и бизнеса, като цяло. Нищо не е случайно, за успеха си сте работили много, днес ще берете плодовете от този труд. Движете се повече и общувайте с приятни хора.
16 яну 2021

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
Денят ви ще е успешен и наситен с преживявания. Преуморявате се с работа, но има защо. Ще получите добра оценка и предложение за промяна на работното място. Финансовите придобивки ще ви радват, а също и доверието на хората към вас. Ще получите нови възможности за реализация и социален възход.
16 яну 2021

Хороскоп за Рак

Рак
Отнасяйте се с разбиране към градивната критика по ваш адрес. Със сигурност има какво да научите за себе си, въпреки опита и квалификацията ви. Истина е, че имате повече разходи през тези дни, но по-важно е, че ги правите с желание – за подаръци и други удоволствия. Настроението ви в никакъв случай няма да пострада.
16 яну 2021

Хороскоп за Лъв

Лъв
Имате върху какво да се съсредоточите, за това ще си спестите излишните приказки. Отдадени на работата си, ще се вглеждате в променящите се бързо събития и ще търсите своето място в тях. Няма да ви бъде трудно, с логичното си мислене и действия бързо ще си осигурите добри позиции.
16 яну 2021

Хороскоп за Дева

Дева
Активността ви ще ускори развоя на делата, насочвайки събитията в благоприятна за вас посока. В общуванията си бъдете търпеливи и не създавайте напрежение на хората, които не се отличават с вашите качества. По-възрастен човек ще ви заяви намеренията си относно предстоящо събитие.
16 яну 2021

Хороскоп за Везни

Везни
Днес сте особено привлекателни за околните, чувството ви за хумор и младежкото ви излъчване до голяма степен ще ви помогнат в деловите ви срещи. Дори по време на напрегнати преговори успявате деликатно да разведрите обстановката.
16 яну 2021

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
Готовността ви да сте полезни и добрата ви подготовка, ще направят възможно постигането на всичко, с което се захванете днес. Ще получите потвърждение на казаното много скоро. Смелите ви ходове и вниманието на което се радвате, ще доведат до положителни развития в живота ви.
16 яну 2021

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
Динамичен ден, който в края си може да стане и уморителен. Ще се поздравите с постигнато разбирателство с хора от обкръжението ви. Други от вас ще засилят общуването си с колеги и познати, помагайки им да подобрят душевното си равновесие. Силни сте и внушавате доверие и надежда, когато го желаете.
16 яну 2021

Хороскоп за Козирог

Козирог
Възползвайте се от собствената си изобретателност. Можете да бъдете доволни от себе си по отношение на деловите си ангажименти и това няма да е случайно. Стремете се към повече прозрачност във взаимоотношенията си с хората около вас. Забравете миналото и се съсредоточете върху настоящето.
16 яну 2021

Хороскоп за Водолей

Водолей
Поставяте си постижими цели, които няма да ви затруднят. Успявайки в намеренията си, ще подобрите вярата в собствените си сили, а с нея и мотивацията си да продължите напред. За награда ще изживеете вълнуващи мигове с човек, когото харесвате. Също така ще се ползвате от услугите на тези, които ви обичат.
16 яну 2021

Хороскоп за Риби

Риби
Здравословното и физическото ви състояние е отлично. Започвате добре новата работна седмица, имате много нови планове, върху които съсредоточавате усилията си. Напрежение е възможно да се появи от страна на интимния ви партньор, затова бъдете внимателни. Вие сте решаваща страна в случая.
16 яну 2021
Последни новини