Четверг 05 ноября 2026 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Ученые открыли новое состояние вещества – «жидкое стекло»


Ученые открыли новое состояние вещества – «жидкое стекло»

Вторник, 05 Января 2021 23:46

Открытие жидкого стекла проливает свет на старую научную проблему стеклования. Междисциплинарная группа исследователей из Университета Констанца (Германия) открыла новое состояние вещества - жидкое стекло с ранее неизвестными структурными элементами.

 

Хотя стекло уже давно является действительно повсеместным материалом, который мы используем ежедневно, оно также представляет собой серьезную научную головоломку. Вопреки тому, что можно было ожидать, истинная природа стекла остается загадкой, а научные исследования его химических и физических свойств все еще продолжаются. В химии и физике термин «стекло» само по себе является изменчивым понятием: оно включает в себя вещество, которое мы знаем как оконное стекло, но оно также может относиться к ряду других материалов со свойствами, которые можно объяснить, ссылаясь на поведение стекла, включая например, металлы, пластмассы, белки и даже биологические клетки.

 

Хотя это может произвести впечатление, стекло - это что угодно, но не всегда твердое. Обычно, когда материал переходит из жидкого в твердое состояние, молекулы выстраиваются в линию, образуя кристаллический узор. В стекле такого не бывает. Вместо этого молекулы фактически замораживаются на месте до того, как произойдет кристаллизация. Это странное и неупорядоченное состояние до сих пор является предметом изучения для ученых. 

 

Исследования, проводимые профессорами Андреасом Зумбушем и Матиасом Фуксом из Университета Констанца, добавили еще один уровень сложности к стеклянной головоломке. Используя модельную систему, включающую суспензии специально изготовленных эллипсоидных коллоидов, исследователи обнаружили новое состояние вещества - жидкое стекло, при котором отдельные частицы могут двигаться, но не могут вращаться - сложное поведение, которое ранее не наблюдалось в объемных стеклах. Результаты их работы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

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.

 

На сегодняшний день в большинстве экспериментов с коллоидными суспензиями используются сферические коллоиды. Однако большинство природных и технических систем состоит из частиц несферической формы. Используя химию полимеров ученые произвели небольшие пластиковые частицы, растягивая и охлаждая их до тех пор, пока они не приобретут эллипсоидную форму, а затем поместила их в подходящий растворитель. 

 

Затем исследователи изменили концентрацию частиц в суспензиях и отслеживали поступательное и вращательное движение частиц с помощью конфокальной микроскопии. Они отметили, что при определенных плотностях частиц ориентационное движение замораживается, в то время как поступательное движение сохраняется, что приводит к стеклообразным состояниям, в которых частицы группируются, 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.

 

На самом деле исследователи наблюдали два конкурирующих стеклования - регулярное фазовое превращение и неравновесное фазовое превращение - взаимодействующих друг с другом. «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 уже довольно долгое время», - пояснил Матиас Фукс. Предсказание жидкого стекла оставалось теоретической гипотезой в течение двадцати лет.

 

Полученные результаты также предполагают, что аналогичная динамика может работать в других системах, образующих стекло, 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.

 
 

 
 
Николаева Мария Опубликовано в Наука
Читайте также
Луна могла способствовать возникновению первых континентов на Земле Луна могла способствовать возникновению первых континентов на Земле В сутках вечно не хватает часов. Но для планетолога Саймона Лока из Бристольского университета именно это обстоятельство стало отправной точкой в его исследованиях. Он изучает события, произошедшие около 4,5 миллиарда…
Опасная марсианская пыль может попасть в мозг астронавтов Опасная марсианская пыль может попасть в мозг астронавтов Исследование Марса человеком рассматривается как следующий большой шаг вперед после возвращения на Луну и создания лунной базы. Существует большая неопределенность относительно того, как это произойдет, и большая неопределенность относительно безопасности…
Горы разрушаются быстрее всего там, где этого меньше всего ожидается Горы разрушаются быстрее всего там, где этого меньше всего ожидается Ученые выяснили, почему некоторые пологие горные ландшафы подвергаются эрозии быстрее, чем крутые скалистые склоны, что выявило скрытые последствия для круговорота углерода на Земле. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Пострадавший, попадание в школу в Рязани и 496 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Пострадавший, попадание в школу в Рязани и 496 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили 496 украинских беспилотников над российскими регионами, а также акваториями Черного и Азовского морей, сообщили в Минобороны РФ. Школа в Рязани получила повреждения…
Шуваев: в Белгородской области при атаках ВСУ за сутки погибли пять человек Шуваев: в Белгородской области при атаках ВСУ за сутки погибли пять человек Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области более 150 раз за прошедшие сутки, в результате погибли пять мирных жителей, среди которых ребенок, еще 13 человек получили ранения, сообщил губернатор Александр…
Жителя Ленинградской области задержали за подготовку диверсии на железной дороге Жителя Ленинградской области задержали за подготовку диверсии на железной дороге Сотрудники ФСБ России задержали 48-летнего жителя Ленинградской области, готовившего по заданию куратора с Украины диверсию на объекте железнодорожного транспорта. У него изъято самодельное взрывное устройство с 5 кг взрывчатки, сообщили…
Тема дня
Мигранты толкают Британию на путь расплаты за многочисленные грехи прошлого Мигранты толкают Британию на путь расплаты за многочисленные грехи прошлого

Бывшие британские колонии объединились в своих требованиях извинений и репараций от Лондона - за уча...

Фото
372 древних кургана Никарагуа меняют представлениям о монументальной архитектуре 372 древних кургана Никарагуа меняют представлениям о монументальной архитектуре

Из-за отсутствия больших пирамид и величественных каменных сооружений южная часть Центральной Америк...

Опрос

Станет ли «операция в Алешках» началом чего-то большего?

 

Анекдот дня

Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Популярные новости
Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".