juli 28, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Fysikere har observert en helt ny tilstand av materie kalt 'flytende glass'

Fysikere har observert en helt ny tilstand av materie kalt ‘flytende glass’

Fysikere har identifisert en ny tilstand av materie, skjult i de mystiske transformasjonene som skjer mellom de flytende og faste tilstandene i glass.

Glassovergangen har mye fascinasjon for forskere, og den nye materietilstanden, kalt ‘flytende glass’, viser atferd på det mikroskopiske nivået som ikke har blitt sett før, og markerer det som skilt fra tidligere observerte fenomener.

Denne nye tilstanden ser ut til å eksistere mellom en solid og en kolloid (som en gel): homogene blandinger med mikroskopiske partikler, men likevel større enn atomer og molekyler, og lettere å studere. I dette tilfellet ble små skreddersydde ellipsoide kolloider av plast opprettet og blandet i et løsningsmiddel.

“Dette er utrolig interessant fra et teoretisk synspunkt,” sier Matthias Fuchs, professor i kondensert mykstoffteori ved Universitetet i Konstanz i Tyskland.

“Våre eksperimenter gir den slags bevis for samspillet mellom kritiske svingninger og krystallstans som det vitenskapelige samfunnet har sett etter i ganske lang tid.”

Når materialer transformeres fra væsker til faste stoffer, stiller molekylene deres seg vanligvis i samsvar med et krystallinsk mønster. Ikke slik med glass, det er derfor forskere er så opptatt av å analysere og dekonstruere det: Med glass (og glasslignende materialer) er molekylene låst eller frosset i rotete tilstand.

I det flytende glasset la forskerne merke til at kolloidene kunne bevege seg, men ikke kunne rotere; De hadde mer fleksibilitet enn glassmolekyler, men ikke nok til å gjøre dem sammenlignbare med vanlige materialer som allerede har blitt grundig undersøkt.

Ved å bruke ellipsoide kolloider i stedet for standard sfæriske former, kunne disse låste rotasjonene observeres. Partiklene grupperte seg i grupper med lignende retninger, som deretter tilstoppet hverandre i materialet.

READ  Neuroprotese: hjerneimplantatet hjelper mannen til å 'snakke' gjennom en datamaskin

Ellipsoide partikler i klynger i flytende glass. (Forskningsgrupper av professor Andreas Zumbusch og professor Matthias Fuchs)

“På grunn av deres forskjellige former er partiklene våre orientert, i motsetning til sfæriske partikler, noe som fører til helt nye og tidligere ustudierte former for kompleks oppførsel.” forklarer Andreas Zumbusch, professor i fysisk kjemi ved Universitetet i Konstanz.

Forskerne sier at den nye tilstanden til materien faktisk er to konkurrerende overganger fra væske til fast stoff som samhandler, og skaper en blanding av forskjellige egenskaper. Formen og konsentrasjonen av partiklene ser ut til å være avgjørende for å skape dette flytende glasset.

Som alltid med glassoverganger, er mange spørsmål ubesvarte, men studieforfatterne håper at oppdagelsen av flytende glass, som forskere har spådd i tjue år, kan bidra til å forbedre vår forståelse av hvordan glassoverganger fungerer. i de minste skalaene.

Funnene har også potensial til å gå langt utover glass, og kaste lys over alt fra den minste biologiske cellen til det største kosmologiske systemet – ethvert scenario der det er uforklarlig forstyrrelse.

“Resultatene våre gir innsikt i samspillet mellom lokale strukturer og faseomdannelser,” skriver forskerne i sine papir.

“Dette hjelper med å veilede applikasjoner som selvmontering av kolloidale overbygg og gir også bevis på viktigheten av form i den totale glassovergangen.”

Forskningen er publisert i PNAS.