主管Q:554258

沐鸣注册链接微小的“笼子”展示了玻璃如何从液体变成固体

沐鸣注册链接

一条新的线索可能会让研究人员更接近于破解玻璃的物理之谜,即为什么玻璃会有这样的外观和行为。
 
考虑到玻璃的数量是如此之多,沐鸣注册链接还有相当数量的材料仍然是未知的。
 
研究人员进行了最早的物理实验之一,以帮助解释玻璃的转变,当热物理变化过程,材料从岩石硬到软和可延展性。
 
这个过程对于塑造和成型玻璃非常有用,沐鸣注册网址但对物理学家来说却令人困惑,因为在分子水平上,玻璃看起来像液体,但它的机械性能却像固体。
 
许多物理学家聚集在一起,试图弄明白玻璃是如何做到这一点的。这项新的研究为回答这个问题提供了信息。
 
"液体和固体之间的连续体"
 
俄勒冈大学的物理学家埃里克·科温解释说,将一块冰和一块窗玻璃并排观察,可以更好地理解玻璃转变这一令人费解的性质。几乎在所有方面,这些材料在低温下的外观和行为都是相似的:它们既清晰、尖锐又易碎。如果掉在地上,它们就会破裂。
 
但是当热量进入方程时,就产生了差异。冰在华氏32度时突然融化,变成水。但谷歌眼镜做了一些不同的事情。它会变得越来越软,直到它可以流动,很容易成型。
 
玻璃化转变涉及到令人费解的物质的两种不同状态的混合。在电子显微镜下,这片窗玻璃由于原子的随机排列而看起来像液体。但通过物理特性,它表现得像一个固体,不像冰块,在晶体固体和液态水之间有一个非常清晰的过渡。
 
“玻璃存在于液体和固体之间的连续体上,”科文说。“因为它没有从一种容易识别的状态到另一种状态的突然转变,这使得理解它的物理学非常困难。”
 
研究人员看到了理解这一现象的突破,因为他们已经能够产生一个数学理论来帮助解释玻璃转变。但几乎没有证据表明这一理论在现实世界中适用。
 
也就是说,直到研究人员的实验结果证明它可以通过物理实验工作。
 
他们决定用一种叫做胶体的物质来探测玻璃的转变,胶体是一种玻璃模型系统,其中漂浮在水中的微粒扮演着与玻璃分子相同的角色。他们能够通过摇动液体中的胶体,然后让它们沉淀,来复制玻璃的转变,这个过程模拟了玻璃的加热和冷却过程。
 
安德鲁·哈蒙德是去年从科文实验室毕业的博士生,他领导了这项研究,他用黑色染料给一些透明胶体上色,这样他就可以观察它们在转变过程中发生了什么。他发现这种材料的表现正如理论预测的那样:当系统在重力作用下稳定下来时,这些黑色胶体被周围的胶体完全包围,物理学家称之为“笼”。
 
然而,这个理论也预言了一个全新的物质阶段,称为“加德纳”或“边缘”阶段,因为粒子继续沉淀。在这个阶段,笼子本身会不断地移动,导致一个固体总是在显微镜下打破和固定自己。这正是哈蒙德在显微镜下看到的。