科學(xué)家發(fā)現(xiàn)全新物質(zhì)狀態(tài)：介于固態(tài)和液態(tài)之間的“液態(tài)玻璃”

　　物理學(xué)家在玻璃的固液轉(zhuǎn)變研究中發(fā)現(xiàn)了一種全新的物質(zhì)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(zhì)狀態(tài)為“液態(tài)玻璃”。

　　研究人員通過化學(xué)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(tuán)染色。之后對(duì)膠體粒子進(jìn)行熱機(jī)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(jí)別，它們相對(duì)于原子和分子更大，更便于使用光學(xué)顯微鏡觀察研究。同時(shí)，由于其獨(dú)特的形狀，這種粒子更具方向性。

　　德國(guó)康斯坦茨大學(xué)軟凝聚態(tài)理論教授馬蒂亞斯·?？怂拐劦剑骸拔覀兊膶?shí)驗(yàn)從理論高度來看十分有趣，它為臨界波動(dòng)和玻璃狀阻滯之間相互作用的存在提供了證據(jù)，這是科學(xué)界一直在研究的問題?！?/p>

　　當(dāng)材料從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)，分子通常會(huì)排列成長(zhǎng)程有序的晶體結(jié)構(gòu)，但玻璃并非如此，其分子會(huì)被鎖定在無(wú)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子密度到達(dá)一定程度之后，轉(zhuǎn)動(dòng)自由度被凍結(jié)，而平移運(yùn)動(dòng)依舊存在，由于粒子呈橢球狀，因此可以觀察到轉(zhuǎn)動(dòng)自由度被凍結(jié)時(shí)粒子的角度。他們發(fā)現(xiàn)，這些粒子聚集形成了取向近似的局部玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，在材料內(nèi)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(xué)物理化學(xué)系教授安德烈亞斯·祖姆布希解釋說：“由于我們的粒子獨(dú)特的形狀，它們具有方向性，這是不同于球狀粒子的，這導(dǎo)致了全新的、從未研究過的復(fù)雜現(xiàn)象?！?/p>

　　實(shí)際上，液態(tài)玻璃產(chǎn)生于兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)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(guān)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(yù)測(cè)，研究人員希望這次的發(fā)現(xiàn)，可以幫助我們更好地理解玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變是如何在微納尺度下工作的。

　　該研究進(jìn)一步表明，這一發(fā)現(xiàn)不僅僅局限于玻璃體系，類似的動(dòng)力學(xué)還可能有助于揭示，從最小的生物細(xì)胞到整個(gè)宇宙系統(tǒng)中，所有無(wú)法解釋的復(fù)雜系統(tǒng)和無(wú)序狀況背后的原因。同時(shí)，還有助于指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用，如膠體上層結(jié)構(gòu)的自組裝，液晶器件的未來發(fā)展等。

　　轉(zhuǎn)自：科技日?qǐng)?bào)

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