Kui klaas pole tahke või vedel, siis mis see on? Flickri kasutaja -Kenzie- foto
Klaas merlotti võib muuta maailma roosiliseks, kuid see võib ka füüsikule pettumust tekitada. Vein kallab, pritsub ja keerleb, kuid klaas püsib tahke anumana jäik. Suurendage merlotti ja näete molekule, mis asuvad üksteise lähedal, kuid liiguvad fikseerimata asendis. Suurendage veiniklaasi ja näete ka seda ebakorrektset paigutust, kuid mitte liikumist.
Aatomi tasandil näevad kaks mateeria vormi ühesugused. Ehkki klaas on külmunud tahke ainega, puudub sellel jäik kristalne struktuur, mis on näiteks jääkuubikutes.
Klaasi uurivad teadlased täheldasid ikosaeedronite moonutatud versioone (vasakul ikooshedron, paremal moonutatud versioon). Pilt Science / Cheni ja Kotani kaudu
Kuigi käsitöölised on klaasi valmistanud aastatuhandeid ja teadlased on selle struktuuri uurinud aastakümneid, pole seni olnud selgeid eksperimentaalseid tõendeid, mis kinnitaksid, mis takistab klaase moodustavaid vedelikke kristalliseerumast. Uues ajakirjas Science avaldatud uues artiklis kasutas Jaapani teadlaste meeskond suure võimsusega elektronide difraktsioonimikroskoopi klaasi vaatamiseks kõige väiksemate kaalude juures. Nii kõrge eraldusvõime korral nägid nad, mis näib olevat mõne klaasi - aatomite põhiosa - pakitud moonutatud versiooni ikoosaedrist, kolmemõõtmelise kujuga, 20 nägu.
Keerukate geomeetriliste tööriistade abil iseloomustas meeskond neid moonutusi, teatades paberil, et need võimaldavad süsteemil säilitada tiheda aatomi pakkimise ja madala energiaseisundi. "Teadlaste sõnul on aatomite teatav paigutus klaasja olemus, kuna need häirida hästi organiseeritud kristall.
Aatomite mikroskoopiliste piltide mitu vaadet klaasis (paremal) võimaldasid teadlastel diagrammeerida aatomite (vasakul) korraldanud spetsiifiliste ikosaeedrite moonutuste taset. Pilt Science / Cheni ja Kotani kaudu
Kuigi teadlased uurisid tsirkooniumist ja plaatinast valmistatud klaasi, mitte teie keskmist aknaava, võivad tulemused klaaside kohta laiemalt kehtida. Aatomite organiseerimisviisi mõistmise kaudu saavad materjaliteadlased leida võimalusi uute prillide valmistamiseks ja nende klaasidega manipuleerimiseks.
Kuid klaas pole kaugeltki välja mõelnud. Kuigi uuring selgitab, miks mõned vedelikud moodustavad prille Kristallimise asemel ei selgita see, miks need vedelikud võivad piisavalt tahked muutuda, ütleb Duke'i ülikooli keemik Patrick Charbonneau. Suur teadlaste kogukond on püüdnud aeglust lahendada alates 1980. aastatest , kuid nad ei suuda lahendis kokku leppida ja nad vaidlevad isegi parima lähenemisviisi üle.
Üks populaarne strateegia astub sammu tagasi, et proovida mõista, kuidas aatomid antud ruumi täidavad. See kohtleb klaasis olevaid aatomeid kõvade keradena, mis on kokku pakitud. Lihtne, eks? "Pole olemas kvantmehaanikat, pole ka keelteooriat, te ei pea kosmosesse viima, " ütleb Charbonneau. Ja isegi klaasi sel viisil uurimine on osutunud uskumatult keeruliseks komplikatsioonide tõttu, mis kaasnevad nuputades, milliseid positsioone nii paljud osakesed hõivata võivad. Sfääride paigutuse kirjeldamise loomupärase väljakutse kõrval on lähenemisviis lihtsustamine ja pole selge, kui asjakohane see reaalainete prillide jaoks oleks.
Siiski paistab Charbonneau energiast rääkides, kui ta räägib sellistest uurimisprobleemidest. Tema klaas merlotit on pooltäis, sest tema arvates on viimased aastad tohutult edusamme teinud. Tema sõnul on teadlased klaasi kohta küsimusi esitades loovamaks muutunud. Charbonneau enda uuringud simuleerivad klaasi kõrgemates mõõtmetes - leide, millel võib olla oluline mõju kolmemõõtmelise klaasi häirete astmele. Teised teadlased kaaluvad, mis juhtuks, kui immobiliseeriksite mõned jahutatud vedelikus olevad osakesed, lootes valgustada, kuidas sellised vedelikud saavutavad klaasja oleku. Veelgi enam, klaaside aatomeid peetakse üksusteks, mis saavad iseseisvalt liikuda, nagu bioloogilised rakud. Kõik need jõupingutused püüavad kindlaks teha interaktsioonide tüüpe, mis aitavad kaasa klaasi moodustumisele, et teadlased tunneksid selle nägemisel ära tõeliselt hea loitsuteooria.
Vaatamata kogu sellele liikumisest rääkimisele, ärge lootke, et teie veiniklaas voolab peagi igal viisil nähtaval viisil. See klaas "kestab kauem kui universumi ajakava, " ütleb Charbonneau. Väidab, et keskaegsete katedraalide vitraažid on põhjas paksemad, kuna klaasivood on narid. Kuid see, miks see ei voola, jääb endiselt saladuseks.
