Az üveg nem teljesen szilárd
Az üveg sem kristályos, sem amorf, sem polikristályos, sem vegyes állapotú. Az elméleti név üvegállapot. Az üveges állapot jellemzői szobahőmérsékleten a következők: rövid hatótávolságú sorrend, azaz több vagy tucat atom tartományán belül az atomok rendezetten vannak elrendezve, bemutatva a kristály jellemzőit; nagy hatótávolságú rendellenesség, vagyis az atomok számának növekedése után egyfajta rendellenességgé válik. A rendezett elrendezési állapot, a rendellenesség mértéke hasonló a folyadékéhoz. Makroszkóposan az üveg szilárd anyag.
Az üveg olyan anyag. Ennek az üvegszerkezetnek az az oka, hogy az üveg viszkozitása a hőmérséklet hatására túl gyorsan változik, és a kristályosodás sebessége túl lassú. Amikor a hőmérséklet csökken és a kristályosodás csak megkezdődik, a viszkozitás nagyon nagy lett, és az atomok mozgása korlátozott, ami ezt az eredményt eredményezi. Ezért az üvegállapot hasonló a szilárd folyadékhoz, és az anyagban lévő atomok mindig kristályosodási folyamatban vannak.
Ezért úgy tűnik, hogy az üvegben lévő atomok helyzete rögzített, de az atomok között még mindig vannak erők, hogy hajlamosak legyenek átrendeződni. Ez nem stabil állapot, amely különbözik a paraffinviasz atomi állapotától. Ezért nem is kristály. Szobahőmérsékleten a paraffinviasz teljesen szilárd, míg az üveg rendkívül nagy viszkozitású folyadéknak tekinthető.
Fedje fel a nem szilárd üveg rejtélyét
A kísérlet során a mikroszkopikus atomok valós mozgásának megfigyelésére a kutatók nagyobb kolloid részecskéket használtak az atomok szimulálására, és nagy teljesítményű mikroszkóppal figyelték meg őket. Kiderült, hogy az ezen részecskék által képzett gél az ikozaéderes szerkezet miatt nem képezhet kristályt - ami összhangban áll Charles Frank, az 50-es évek Bristoli Egyetemének jóslatával. Ez a szerkezet magyarázza, hogy az üveg miért&"; nem pedig folyékony vagy szilárd.
Ez a kutatás nagy áttörést jelent a metastabil anyagok megértése szempontjából, és lehetővé teszi új anyagok, például a fémüveg továbbfejlesztését. Ezenkívül, ha a fémet lehűtéskor üvegszerű belső szerkezet kialakítására lehet használni, akkor jelentősen csökkenthető a fémhiba.
Az üvegfelület szilárdnak tűnik, de nem az. A tudósok több mint 50 éve próbálják megérteni az üveg természetét. Az Egyesült Királyság, Ausztrália és Japán tudósai felfedezték, hogy az üveg nem válhat szilárd anyaggá annak oka, hogy az üveg lehűlésekor kialakult különleges atomszerkezet következik be. A kapcsolódó cikkeket online közzétesszük a Nature Materials-ban.
A fő kutató, Paddy Royall, az Egyesült Királyság Bristoli Egyetemének munkatársa elmondta: „Néhány anyag lehűlve kristályosodik, atomjaik pedig egy nagyon szabályos mintázatban vannak elrendezve, az úgynevezett GG-rács." Az üveg azonban hűl. Időnként az atomok összezsúfolódnak és szinte véletlenszerűen helyezkednek el, megakadályozva a szabályos rács kialakulását."