Коллоидные суспензии — это смеси или жидкости, содержащие твердые частицы размером в один микрометр (одну миллионную метра) или более, которые больше, чем атомы или молекулы, и поэтому хорошо подходят для исследования с помощью оптической микроскопии.Они популярны среди ученых, изучающих стеклование, потому что они обладают многими явлениями, которые также происходят в других стеклообразующих материалах.

Эллипсоидные коллоиды на заказ

На сегодняшний день большинство экспериментов с коллоидными суспензиями проводится на сферических коллоидах. Однако большинство природных и технических систем состоит из частиц несферической формы. Используя химию полимеров, команда под руководством Андреаса Цумбуша произвела небольшие пластиковые частицы, растягивая и охлаждая их, пока они не достигли своей эллипсоидной формы, а затем поместила их в подходящий растворитель.«Из-за их различных форм наши частицы имеют ориентацию — в отличие от сферических частиц — что дает начало совершенно новым и ранее неизученным видам сложного поведения», — объясняет Зумбуш, профессор физической химии и старший автор исследования.

Затем исследователи изменили концентрацию частиц в суспензиях и отслеживали поступательное и вращательное движение частиц с помощью конфокальной микроскопии. Зумбуш продолжает: «При определенных плотностях частиц ориентационное движение застыло, в то время как поступательное движение сохранялось, что приводило к образованию стекловидных состояний, в которых частицы группировались, образуя локальные структуры с аналогичной ориентацией.То, что исследователи назвали жидким стеклом, является результатом того, что эти кластеры взаимно препятствуют друг другу и опосредуют характерные дальнодействующие пространственные корреляции. Они предотвращают образование жидкого кристалла, который был бы глобально упорядоченным состоянием вещества, ожидаемым от термодинамики.

Два конкурирующих перехода стекла

Исследователи на самом деле наблюдали два конкурирующих стеклования — регулярное фазовое превращение и неравновесное фазовое превращение — взаимодействующих друг с другом.«Это невероятно интересно с теоретической точки зрения», — комментирует Маттиас Фукс, профессор теории мягкого конденсированного состояния в Университете Констанца и другой старший автор статьи. «Наши эксперименты предоставляют своего рода свидетельство взаимодействия между критическими флуктуациями и застывшим светом, которого научное сообщество добивалось довольно долгое время». Предсказание жидкого стекла оставалось теоретической гипотезой в течение двадцати лет.

Результаты также предполагают, что подобная динамика может работать и в других стеклообразующих системах и, таким образом, может помочь пролить свет на поведение сложных систем и молекул, варьирующихся от очень маленьких (биологических) до очень больших (космологических).Это также потенциально влияет на разработку жидкокристаллических устройств.

Исследование было инициировано в рамках Центра совместных исследований (CRC) 1214 Университета Констанца «Анизотропные частицы как строительные блоки: изменение формы, взаимодействия и структур», которое финансировалось Немецким исследовательским фондом (DFG) с 2016 по 2020 годы.

Ссылка: «Наблюдение за жидким стеклом в суспензиях эллипсоидных коллоидов» Йорг Роллер, Алина Лаганапан, Янне-Мике Мейер, Маттиас Фукс и Андреас Зумбуш, 4 января 2021 г., Proceedings of the National Academy of Sciences .
DOI: 10.1073 / pnas.2018072118

Фактов:

• Группа химиков и физиков из Университета Констанца открыла новое состояние вещества — жидкое стекло с ранее неизвестными структурными элементами.
• Исследование, проведенное профессором Андреасом Зумбушем (кафедра химии) и профессором Маттиасом Фуксом (кафедра физики), позволяет по-новому взглянуть на еще не решенную проблему стеклования.
• Эксперименты с эллипсоидными коллоидами показывают, что жидкое стекло образуется из-за того, что частицы могут двигаться, но не могут вращаться, что приводит к локальным скоплениям частиц, которые препятствуют друг другу и, таким образом, препятствуют формированию упорядоченного состояния вещества.
• Исследование было инициировано в рамках Центра совместных исследований (CRC) 1214 Университета Констанца «Анизотропные частицы как строительные блоки: изменение формы, взаимодействия и структур», которое финансировалось Немецким исследовательским фондом (DFG) с 2016 по 2020 годы.

физиков обнаружили совершенно новое состояние материи под названием «жидкое стекло»

Физики определили новое состояние материи, скрытое внутри таинственных преобразований, происходящих между жидким и твердым состояниями стекла.

Стеклование вызывает большой интерес у ученых, а новое состояние вещества, называемое «жидкое стекло», демонстрирует поведение на микроскопическом уровне, которое ранее не наблюдалось, что делает его отдельным от ранее наблюдаемых явлений.

Это новое состояние, кажется, существует между твердым телом и коллоидом (например, гелем): гомогенные смеси с микроскопическими частицами, которые все же больше, чем атомы и молекулы, и их легче изучать. В этом случае были созданы крошечные, индивидуальные пластиковые эллипсоидные коллоиды, которые были смешаны вместе в растворителе.

«Это невероятно интересно с теоретической точки зрения», — говорит Маттиас Фукс, профессор теории мягкого конденсированного состояния в Университете Констанца в Германии.

«Наши эксперименты предоставляют своего рода свидетельство взаимодействия между критическими флуктуациями и застывшим светом, которого научное сообщество добивалось довольно долгое время».

Когда материалы превращаются из жидкостей в твердые тела, их молекулы обычно выстраиваются в линию, образуя кристаллический узор.Не так со стеклом, поэтому ученые так стремятся анализировать и разбирать его: со стеклом (и стеклоподобными материалами) молекулы заблокированы или заморожены в неупорядоченном состоянии.

В жидком стекле ученые заметили, что коллоиды могут двигаться, но не могут вращаться — они обладают большей гибкостью, чем молекулы в стекле, но недостаточно, чтобы сделать их сопоставимыми с обычными материалами, которые уже были тщательно изучены.

Используя эллипсоидные коллоиды, а не стандартные сферические формы, эти заблокированные вращения можно было наблюдать.Частицы сгруппировались в группы с одинаковой ориентацией, которые затем препятствовали друг другу внутри материала.

Эллипсоидальные частицы в кластерах в жидком стекле. (Исследовательские группы профессора Андреаса Цумбуша и профессора Маттиаса Фукса)

«Благодаря своим отличным формам наши частицы имеют ориентацию — в отличие от сферических частиц — что порождает совершенно новые и ранее неизученные виды сложного поведения», — объясняет Андреас Цумбуш. профессор физической химии в Констанцском университете.

Исследователи говорят, что новое состояние материи на самом деле представляет собой два конкурирующих перехода жидкость-твердое тело, взаимодействующих, создавая смесь различных свойств. Форма и концентрация частиц кажутся решающими в создании этого жидкого стекла.

Как и всегда со стеклованием, остается много вопросов без ответов, но авторы исследования надеются, что открытие жидкого стекла, которое ученые предсказывали в течение двадцати лет, может помочь нам улучшить наше понимание того, как работают стеклования. в самом маленьком масштабе.

Открытия могут выйти за рамки стекла и пролить свет на все, от мельчайшей биологической клетки до самой большой космологической системы — любой сценарий, в котором есть необъяснимый беспорядок.

«Наши результаты дают представление о взаимодействии между локальными структурами и фазовыми превращениями», — пишут исследователи в своей статье.

«Это помогает руководствоваться такими приложениями, как самостоятельная сборка коллоидных надстроек, а также свидетельствует о важности формы для стеклования в целом.»

Исследование было опубликовано в PNAS .

Ученые создали новое состояние материи:« жидкое стекло »

Изображение: Ян Стефан-Кник / EyeEm через Getty

« Жидкое стекло »может звучать как новый яркий блеск для губ или гладкий декоративный материал, но на самом деле это нечто гораздо более существенное: новое состояние материи.

Двадцать лет спустя после того, как было впервые предсказано существование жидкого стекла, ученые создали и наблюдали эту новую форму материи. , открытие, которое откроет новые возможности для странных свойств стекла.

Команда во главе с Маттиасом Фуксом и Андреасом Цумбушем, профессорами Констанцского университета в Германии, смогла наблюдать «ранее неизвестные структуры», которые «дают представление о стекловании и раскрывают дополнительное состояние вещества», согласно к новой статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences .

«Когда мы начали наши эксперименты, мы не планировали определять состояние жидкого стекла», — сказал Цумбуш в электронном письме. «Изначально мы планировали изучить поведение мелких (~ 1-10 микрометров) пластиковых частиц в жидкости.”

Ученые часто используют эти смешанные вещества, известные как« коллоиды », чтобы пролить свет на сложные явления внутри материалов, таких как стекло. Коллоиды содержат молекулы в различных формах вещества: например, джемы и желе — это коллоиды, в которых твердые частицы фруктов взвешены в студенистом пектине и жидкой воде.

Поскольку частицы внутри коллоидов видны в специализированные микроскопы, они используются в качестве заместителей для атомных процессов, которые могут происходить внутри материала в гораздо меньших масштабах.

«Системы этого типа уже давно исследуются многими исследовательскими группами по двум причинам», — сказал Зумбуш. «Многие важные природные системы похожи по составу: подумайте о молоке, крови или глине».

«Кроме того, оптическая микроскопия таких четко определенных коллоидных частиц дает нам важное понимание сложных явлений», — добавил он. «Пожалуй, наиболее интригующим из них является стеклование».

Трудно представить мир без стекла, учитывая, что оно является ключевым компонентом всего, от обычной посуды до сложных телескопов.Но, несмотря на обилие стекла в природе и бесчисленное множество методов производства стекла, впервые применявшихся на протяжении тысячелетий, по-прежнему остается много безответных вопросов об основных свойствах этого универсального материала.

Одна из характеристик, которая отличает стекло от других веществ, заключается в том, что оно не образует четко кристаллические структуры при затвердевании в твердое тело. Вместо этого стекло сохраняет частицы в неупорядоченной смеси ориентаций из-за процессов, которые еще предстоит полностью объяснить.

«Несмотря на интенсивные исследования на протяжении многих десятилетий, мало что известно о том, что происходит при стекловании», — сказал Зумбуш.«Системы коллоидов в жидкости интересны, потому что они также образуют стекла. Однако, в отличие от других систем, в них мы можем непосредственно наблюдать и анализировать движение тысяч отдельных частиц ».

В прошлых экспериментах со стеклом использовались коллоиды, содержащие сферические твердые частицы, которые не имеют четкой ориентации из-за их симметричной формы. Фукс, Цумбуш и их коллеги изменили эту формулу, изготовив пластиковые частицы эллипсоидной формы, которые более точно соответствуют асимметричным молекулам, встречающимся в природе.

Кластерные эллипсоидные коллоиды жидкого стекла. Изображение: Исследовательские группы профессора Андреаса Цумбуша и профессора Маттиаса Фукса

«Поэтому плотные суспензии сферических частиц подробно изучались в течение последних двадцати лет», — пояснил Цумбуш. «Однако совершенные сферы редко встречаются в природе. Отправной точкой наших экспериментов было чистое любопытство: что изменится в структуре и динамике систем, если мы деформируем частицы в эллипсоиды? »

С помощью конфокальных микроскопов команда наблюдала за поведением частиц внутри растворителя.При определенном пределе плотности асимметричные частицы перестали вращаться, хотя они все еще могли перемещаться и группироваться вместе.

«В определенном диапазоне концентраций частицы могут свободно менять свое положение, но не могут менять свою ориентацию: жидкое стекло», — сказал Зумбуш. «Частицы ведут себя как стая рыб, в которой каждая рыба может плавать вперед и назад, но не может поворачивать влево или вправо. Этот интригующий тип корреляции движения частиц поразителен: в то время как ориентации частиц привязаны друг к другу, их положения независимы.

«Интересно, что глобальному жидкокристаллическому порядку препятствуют переплетенные и разветвленные скопления выровненных частиц», — продолжил он. «Можно подозревать, что поведение такого типа лежит в основе стеклования во многих системах, где неправильная форма препятствует кристаллическому порядку».

Эта способность перемещаться, но не вращаться, является отличительной чертой этого нового состояния вещества жидкого стекла, которое, согласно исследованию, «также, как ожидается, будет иметь значение для образования жидких кристаллов».

Команда была удивлена ​​тем, что их коллоид раскрыл такие неожиданные подробности о стекле, что вдохновило их изучить прошлые исследования в поисках большего контекста. Именно так исследователи обнаружили опубликованное в 2000 году исследование, в котором излагалось теоретическое предсказание жидкого стекла, которое «не привлекло должного внимания просто потому, что до нашей работы не было подходящих частиц для экспериментов», — сказал Зумбуш.

Тем не менее, он отметил, что специфические структуры в коллоидах, в которых одинаково ориентированные частицы образуют кластеры, которые пересекаются случайно ориентированными частицами, не были ни предсказаны, ни наблюдались до исследования группы.Точно так же эти совпадения не могли быть воспроизведены компьютерным моделированием команды.

«Тип поведения, наблюдаемый для частиц размером [микрометр], может пролить свет на явления в сильно различающихся масштабах длины, от упорядочения молекул в жидкокристаллических устройствах до образования структур в астрономических масштабах длины», — сказал Зумбуш.

«Наш непосредственный интерес сейчас направлен на то, чтобы попытаться понять, происходят ли подобные явления, когда мы не наблюдаем частицы, которые термически перемешиваются, но активно движутся в потоке», — заключил он.«Это будет иметь огромное значение для всего, что течет по трубам, от кровотока, производства шоколадных плиток до перекачки бетона».

Обновление: в эту статью добавлены комментарии Андреаса Зумбуша.

Новое состояние: жидкое стекло

Стекло — материал повсеместно распространенный, но он представляет собой серьезную научную загадку. Вопреки тому, что можно было ожидать, истинная природа стекла остается загадкой.

Стекло однозначно но условно. Обычно, когда материал переходит из жидкого в твердое состояние, молекулы выстраиваются в линию, образуя кристаллический узор. В стекле этого не происходит. Вместо этого частицы полностью замораживаются до того, как произойдет кристаллизация.

Новое исследование в Университете Констанца только что добавило еще один уровень сложности к стеклянной головоломке. Ученые использовали модельную систему, включающую суспензии специально изготовленных эллипсоидных коллоидов, чтобы открыть новое состояние вещества, жидкое стекло, в котором отдельные частицы могут двигаться, но не могут вращаться — сложное поведение, которое ранее не наблюдалось в объемных стеклах.

Коллоидные суспензии — это смеси или жидкости, содержащие твердые частицы размером в один микрометр (одну миллионную метра) или более, которые больше, чем атомы или молекулы, и, следовательно, подходят для исследования с помощью оптической микроскопии. Они популярны при изучении стеклования, поскольку включают многие явления в других стеклообразующих материалах.

На сегодняшний день большинство экспериментов с коллоидными суспензиями проводится на сферических коллоидах. Однако большинство природных и технических систем состоит из частиц несферической формы.

Используя химию полимеров, ученые изготовили маленькие пластиковые частицы, растягивая и охлаждая их до тех пор, пока они не приобретут эллипсоидную форму, а затем поместили их в подходящий растворитель.

Зумбуш, профессор физической химии и старший автор исследования, сказал: : «Из-за своей отличной формы наши частицы имеют ориентацию — в отличие от сферических частиц — что порождает совершенно новые и ранее неизученные виды сложного поведения».

Позже ученые изменили концентрацию частиц в суспензиях и отслеживали как поступательное, так и вращательное движение частиц с помощью конфокальной микроскопии.

Зумбуш сказал: «При определенных плотностях частиц ориентационное движение замораживалось, в то время как поступательное движение сохранялось, что приводило к стеклообразным состояниям, в которых частицы группировались, образуя локальные структуры с аналогичной ориентацией».

Ученые назвали жидкое стекло из-за того, что эти кластеры взаимно препятствуют друг другу и опосредуют характерные дальнодействующие пространственные корреляции. Они предотвращают образование жидкого кристалла, который был бы глобально упорядоченным состоянием вещества, ожидаемым от термодинамики.

На самом деле, ученые наблюдали два конкурирующих стеклования — регулярное фазовое превращение и неравновесное фазовое превращение — взаимодействующих друг с другом.

Маттиас Фукс, профессор теории мягкого конденсированного состояния в Университете Констанца, сказал: «Это невероятно интересно с теоретической точки зрения. Наши эксперименты предоставляют своего рода свидетельство взаимодействия между критическими флуктуациями и застывшим светом, к которому научное сообщество добивается в течение довольно долгого времени.”

Результаты показывают, что подобная динамика может работать и в других стеклообразующих системах и, таким образом, может помочь пролить свет на поведение сложных систем и молекул, от очень маленьких (биологических) до очень больших (космологических). Это также потенциально влияет на разработку жидкокристаллических устройств.

Ссылка на журнал:

1. Jörg Roller, Aleena Laganapan, Janne-Mieke Meijer, Matthias Fuchs, Andreas Zumbusch: Наблюдение за жидким стеклом в суспензиях эллипсоидных коллоидов, PNAS, 4 января 2021 г.URL: DOI: 10.1073 / pnas.2018072118

Жидкое стекло обнаружено как новое состояние материи

Как ни странно, стекло — удивительно загадочный материал. Теперь ученые из Университета Констанца определили новое состояние вещества, называемое жидким стеклом, которое обладает некоторыми необычными свойствами.

Это стойкое заблуждение, что стекло уже — это жидкость, распространяемая дезинформированными учителями средней школы и экскурсоводами. Но технически это не так — стекло — это аморфное твердое тело.Обычно, когда вещество переходит из жидкости в твердое тело, ранее свободно текущие атомы выстраиваются в твердое кристаллическое образование. Но со стеклом дело обстоит иначе: его атомы «застывают» в неупорядоченном состоянии.

По крайней мере, так обычно бывает. В новом исследовании ученые обнаружили форму стекла, в которой атомы демонстрируют сложное поведение, которое никогда раньше не наблюдалось в объемном стекле. По сути, атомы могут двигаться, но не могут вращаться.

Команда сделала это открытие в модельной системе коллоидных суспензий.Эти смеси состоят из крупных твердых частиц, взвешенных в жидкости, что облегчает ученым наблюдение за физическим поведением атомов или молекул. Обычно эти частицы представляют собой сферы, но для этого эксперимента команда использовала эллиптические частицы, чтобы они могли определить, в каком направлении они указывают.

Исследовательские группы профессора Андреаса Цумбуша и профессора Маттиаса Фукса

Исследователи протестировали различные концентрации частиц в жидкости, отслеживая, насколько хорошо они могут двигаться и вращаться.В конце концов они обнаружили, что при более высоких концентрациях частицы блокируют друг друга от вращения, но они все еще могут двигаться, образуя состояние жидкого стекла.

«При определенных плотностях частиц ориентационное движение застыло, в то время как поступательное движение сохранялось, что приводило к образованию стекловидных состояний, в которых частицы группировались в локальные структуры с аналогичной ориентацией», — говорит Андреас Зумбуш, ведущий автор исследования.

Команда утверждает, что наблюдаемое поведение происходит от двух конкурирующих процессов стеклования, взаимодействующих друг с другом.Жидкое стекло предсказывалось на протяжении десятилетий, и новое наблюдение предполагает, что аналогичные процессы могут происходить и в других стеклообразующих системах.

«Это невероятно интересно с теоретической точки зрения», — говорит Маттиас Фукс, старший автор исследования. «Наши эксперименты предоставляют своего рода свидетельство взаимодействия между критическими флуктуациями и застывшим светом, которого научное сообщество добивалось довольно долгое время».

Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .

Источник: Университет Констанца

Новое состояние материи

Хотя стекло — это повсеместно присутствующий материал в нашем мире, который мы используем ежедневно, оно представляет собой серьезную научную загадку. Исследователи все еще пытаются понять его химические и физические свойства, а это означает, что его истинная природа остается загадкой.

И по сей день ученые открывают новые сведения о материале. Теперь группа физиков и химиков из Университета Констанца обнаружила новое состояние материи, скрытое среди загадочных преобразований между жидким и твердым состояниями стекла.Они называют это жидким стеклом. Это считается новым состоянием материи, потому что оно обладает ранее неизвестными структурными элементами и поведением на микроскопическом уровне, которых никогда раньше не было.

Команда использовала технику конфокальной микроскопии, чтобы наблюдать, как суспензии эллипсоидных коллоидов ведут себя в жидком стекле. В этом явлении отдельные частицы могут двигаться, но не могут вращаться. Это новое состояние существует между твердым телом и коллоидом (например, гелем).

Соавтор, профессор Андреас Зумбуш с факультета химии Констанцкого университета и его коллеги сказали:

Суспензии коллоидных частиц широко распространены в природе и в технике и интенсивно изучаются более века.Когда плотность таких суспензий увеличивается до высоких объемных долей, часто их структурная динамика останавливается в неупорядоченном, стеклообразном состоянии, прежде чем они смогут сформировать упорядоченную структуру.

На сегодняшний день большинство экспериментов выполнено с использованием сферических коллоидов. Однако недавний интерес к синтетическим коллоидам как к строительным материалам привел к разработке множества новых методов синтеза коллоидных частиц с определенной геометрией и взаимодействиями.

В экспериментах команда использовала крошечные пластиковые эллипсоидные полиметилметакрилатные коллоиды, смешанные в растворителе, а не сферические частицы. Профессор Зумбуш объяснил:

Благодаря своим отличным формам, наши частицы имеют ориентацию в отличие от сферических частиц, что порождает совершенно новые и ранее неизученные виды сложного поведения.

Исследователи зафиксировали временное развитие трехмерных положений и ориентации более 6000 эллипсоидальных частиц с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Профессор Зумбуш сказал:

При определенных плотностях частиц ориентационное движение застывало, в то время как поступательное движение сохранялось, что приводило к стеклообразным состояниям, в которых частицы группировались, образуя локальные структуры с аналогичной ориентацией. Мы назвали жидкое стекло результатом того, что эти кластеры взаимно препятствуют друг другу и опосредуют характерные дальнодействующие пространственные корреляции.Они предотвращают образование жидкого кристалла, который был бы глобально упорядоченным состоянием вещества, ожидаемым от термодинамики.

Стекло — не обычное твердое вещество. Во время типичного перехода материала из жидкости в твердое состояние молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру. В стакане такого не бывает. Вместо этого молекулы застывают на месте в странном неупорядоченном состоянии до того, как происходит кристаллизация.

Еще страннее жидкое стекло; это два конкурирующих перехода между жидкостью и твердым телом, которые взаимодействуют друг с другом, создавая смесь различных свойств.Исследователи обнаружили, что концентрация и форма частиц имеют решающее значение при создании жидкого стекла. В экспериментах эллипсоидные коллоиды позволили появиться жидкому стеклу, потому что частицы могут двигаться, но не могут вращаться. Ситуация привела к появлению локальных скоплений частиц, которые мешают друг другу и препятствуют образованию упорядоченного состояния вещества.

Соавтор исследования Маттиас Фукс, профессор Констанцского университета в Германии, сказал:

Это невероятно интересно с теоретической точки зрения. Наши эксперименты предоставляют доказательства взаимосвязи между критическими флуктуациями и застывшей остановкой, к которой научное сообщество добивается в течение довольно долгого времени. Предсказание жидкого стекла оставалось теоретической гипотезой в течение двадцати лет.

Результаты также предполагают, что подобная динамика может работать и в других стеклообразующих системах и, таким образом, может помочь пролить свет на поведение сложных систем и молекул, варьирующихся от очень маленьких (биологических) до очень больших (космологических). Это также потенциально влияет на разработку жидкокристаллических устройств.

Результаты могут выходить за рамки обычного, проливая свет на любой сценарий, в котором есть необъяснимое нарушение. Исследователи написали в своей статье:

Наши результаты дают представление о взаимодействии между локальными структурами и фазовыми превращениями.Это помогает руководствоваться такими приложениями, как самосборка коллоидных сверхструктур, а также свидетельствует о важности формы для стеклования в целом.

Остается много безответных вопросов, как всегда со стеклованием. Тем не менее, команда надеется, что это открытие может улучшить наше понимание того, как происходит стеклование в самых маленьких масштабах.

новое состояние вещества, открытое учеными

это материал, который мы используем каждый день, но знаете ли вы, что физические и химические свойства стекла давно сбивают с толку ученых? теперь, благодаря группе исследователей из университета Констанца в Германии, новый свет пролил свет на истинную природу стекла, которое, несмотря на то, что вы могли бы подумать, не является типичным твердым телом.Исследование под руководством профессора Андреаса Цумбуша и профессора Маттиаса Фукса открыло новое состояние вещества: жидкое стекло.

стекло представляет собой аморфное твердое тело, что означает, что атомы и молекулы имеют более случайное расположение, чем определенные узоры решетки обычных твердых тел. Стекло также не следует типичному переходу от жидкости к твердому телу, который обычно включает в себя выстраивание молекул, образующих кристаллический узор. вместо этого молекулы стекла эффективно замораживаются на месте до того, как эта кристаллизация может произойти (через университет Констанца).это уникальный переход, который намеревались понять ученые. основное изображение от johannes w на unsplash.

Для проведения своих исследований ученые использовали модельную систему коллоидных суспензий. коллоидных суспензионных смесей содержат твердые частицы больше, чем атомы или молекулы, что упрощает их изучение. в большинстве экспериментов используются сферические коллоиды, однако в этом исследовании использовались специально разработанные эллипсоидные коллоиды, чтобы команда могла видеть, изменили ли частицы ориентацию.

Используя различные концентрации частиц, исследователи наблюдали, насколько частицы перемещаются и вращаются. эксперименты показали, что состояние жидкого стекла возникает из кластеров частиц с одинаковой ориентацией, которые блокируют вращение друг друга, что вместо этого привело бы к более традиционному образованию жидких кристаллов. Это исследование знаменует собой важное открытие в мире химии, которое предсказало жидкое стекло в течение 20 лет.исследование было впервые опубликовано в трудах журнала национальной академии наук, его авторами выступили Йорг Роллер, Алина Лаганапан, Янне-Мике Мейер, Маттиас Фукс и Андреас Зумбуш.

процесс выдувания стекла