Mokslininkai nustatė naują materijos būseną: „skystas stiklas“ turi keletą neįprastų savybių

Dar mokyklos suole sužinome, kad stiklas jau yra skystis. Bet techniškai tai nėra tiesa – stiklas yra amorfinė kieta medžiaga. Įprastai medžiagai pereinant iš skystos būsenos į kietą, anksčiau laisvai judėję atomai susijungia į standų kristalų darinį. Tačiau taip nėra su stiklu: jo atomai „užšąla“ netvarkingoje būsenoje.

Arba bent jau taip dažniausiai būna. Naujame tyrime mokslininkai atrado stiklo formą, kai atomai pasižymi kompleksiniu elgesiu, kurio dar nebuvo matyti įprastam stikle. Iš esmės atomai gali judėti, bet negali pasisukti.

Komanda šį atradimą padarė koloidinių suspensijų sistemoje. Šie mišiniai susideda iš didelių kietųjų dalelių, suspenduotų skystyje, todėl mokslininkams lengviau stebėti fizinį atomų ar molekulių elgesį. Paprastai šios dalelės yra sferinės, tačiau šiame eksperimente komanda naudojo elipsines daleles, kad galėtų pasakyti, kuria kryptimi jos judėjo.

Mokslininkai išbandė skirtingas dalelių koncentracijas skystyje, stebėdami, kaip jos gali judėti ir suktis. Galiausiai jie nustatė, kad esant didesnei koncentracijai dalelės blokuoja viena kitos sukimąsi, tačiau jos vis tiek gali judėti, sudarydamos skysto stiklo būseną.

„Esant tam tikram dalelių tankiui, orientacinis judėjimas sustingo, o tolygus vienkryptis išliko, dėl to susidarė stiklinės būsenos, kai dalelės susitelkė formuodamos panašios orientacijos vietines struktūras“, – sako tyrimo vadovas Andreasas Zumbuschas.

Komanda teigia, kad pastebėtas elgesys atsiranda dėl dviejų tarpusavyje sąveikaujančių stiklo perėjimų. Apie skystą stiklą buvo numanoma dešimtmečius, o naujas pastebėjimas rodo, kad panašūs procesai gali veikti ir kitose stiklo formavimo sistemose.

„Tai neįtikėtinai įdomu žvelgiant iš teorinio taško“, – sako Matthiasas Fuchsas, vyresnysis tyrimo autorius.

„Mūsų eksperimentai pateikia tam tikrus kritinių svyravimų ir stiklinio suspendavimo sąveikos įrodymus, kuriais mokslo bendruomenė jau ilgą laiką tikėjo“.

Tyrimas buvo paskelbtas žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“.