物理学家发现了一种全新的物质状态

物理学家发现了一种全新的物质状态,该状态隐藏在玻璃的液态和固态相互转化的神秘中间过程中。

新的物质状态被毫无惊喜地称之为“液体玻璃”,在微观水平上表现出前所未有的行为,将其与先前观察到的已知现象区分开来。

这种新状态似乎存在于固体和胶体(例如凝胶)之间,后者是具有微小但仍大于原子和分子且易于研究的颗粒的均匀混合物。

“从理论上讲,它有趣得令人难以置信。”德国康斯坦茨大学软凝聚物理论教授马蒂亚斯·福克斯(Matthias Fuchs)说。

“我们的实验提供了证据,证明了科学界早已关注很长时间的临界波动与玻璃状锁定之间的相互作用。”

当材料从液体转变为固体时,它们的分子通常会排成一行,形成一种结晶模式。但对玻璃而言却并非如此,这就是科学家如此热衷于分析和解构玻璃的原因:对于玻璃(以及类似玻璃的材料),分子被锁定或冻结在无序状态。

在液体玻璃中,科学家注意到胶体能够移动,但不能旋转——它们比玻璃中的分子具有更大的柔韧性,但不足以使其与已经被广泛研究的常规材料相媲美。

通过使用椭球形——而非标准球形——胶体,可以观察到这些无法旋转的粒子以相似的方向成簇地聚集在一起,然后在材料内部相互阻塞。

康斯坦茨大学物理化学教授Andreas Zumbusch解释说:“由于它们的形状各异,与球形粒子相反,我们的粒子具有定向性,这导致了全新的,以前未被研究的复杂行为。”

研究人员说,新的物质状态实际上是两个相互竞争的液-固过渡相互作用,形成了不同性质的混合物。颗粒的形状和浓度似乎对于制造这种液体玻璃至关重要。

目前仍然存在许多悬而未决的问题需要解释,但是作者希望,这些发现有可能超越玻璃本身,去揭示从最小的生物细胞到最大的宇宙系统的所有谜团。

该研究已发表在PNAS上。

原文:https://www.sciencealert.com/scientists-have-discovered-a-new-state-of-matter-called-liquid-glass

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