科學家發(fā)現全新物質狀態(tài)：介于固態(tài)和液態(tài)之間的“液態(tài)玻璃”

　　物理學家在玻璃的固液轉變研究中發(fā)現了一種全新的物質狀態(tài)，他們稱這種介于固態(tài)和液態(tài)（如凝膠）之間的新物質狀態(tài)為“液態(tài)玻璃”。

　　研究人員通過化學方法合成了球狀的聚合物核殼膠體粒子，并用不同的熒光基團染色。之后對膠體粒子進行熱機械拉伸，使其成為橢球狀，冷卻并穩(wěn)定化處理后，再將它們混入合適的溶劑中。用這種方法制備的膠體粒子尺寸為微米級別，它們相對于原子和分子更大，更便于使用光學顯微鏡觀察研究。同時，由于其獨特的形狀，這種粒子更具方向性。

　　德國康斯坦茨大學軟凝聚態(tài)理論教授馬蒂亞斯·?？怂拐劦剑骸拔覀兊膶嶒瀼睦碚摳叨葋砜词钟腥?，它為臨界波動和玻璃狀阻滯之間相互作用的存在提供了證據，這是科學界一直在研究的問題?！?/p>

　　當材料從液態(tài)轉變成固態(tài)，分子通常會排列成長程有序的晶體結構，但玻璃并非如此，其分子會被鎖定在無序的狀態(tài)中。研究中，研究人員改變了懸浮液中的粒子濃度，使用共聚焦顯微鏡追蹤粒子在三維空間中的平移和旋轉運動。當粒子密度到達一定程度之后，轉動自由度被凍結，而平移運動依舊存在，由于粒子呈橢球狀，因此可以觀察到轉動自由度被凍結時粒子的角度。他們發(fā)現，這些粒子聚集形成了取向近似的局部玻璃態(tài)結構，在材料內部形成阻塞，阻止液晶的形成。該狀態(tài)即被稱為液態(tài)玻璃，這意味著，這些粒子的靈活程度高于玻璃中的分子。

　　康斯坦茨大學物理化學系教授安德烈亞斯·祖姆布希解釋說：“由于我們的粒子獨特的形狀，它們具有方向性，這是不同于球狀粒子的，這導致了全新的、從未研究過的復雜現象?！?/p>

　　實際上，液態(tài)玻璃產生于兩種相互競爭的玻璃態(tài)轉變的相互作用：一是規(guī)則相變，另一種是非平衡相變。其中，影響液態(tài)玻璃制備的關鍵因素是粒子的形狀和濃度。此前，液態(tài)玻璃一直是理論上的預測，研究人員希望這次的發(fā)現，可以幫助我們更好地理解玻璃態(tài)轉變是如何在微納尺度下工作的。

　　該研究進一步表明，這一發(fā)現不僅僅局限于玻璃體系，類似的動力學還可能有助于揭示，從最小的生物細胞到整個宇宙系統(tǒng)中，所有無法解釋的復雜系統(tǒng)和無序狀況背后的原因。同時，還有助于指導生產應用，如膠體上層結構的自組裝，液晶器件的未來發(fā)展等。

　　轉自：科技日報

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