Videnskab

Flydende glas er den nyeste bizarre tilstand af stof, der oser til eksistens

2024

Kryptonit og kyber krystaller kan virke som nogle af de mest utrolige naturligt forekommende stoffer i sci-fi (og på fiktive planeter), men tingene lige her på Jorden kan blive endnu mærkeligere.

Det er ikke smeltet glas og hverken fast eller flydende - men forskere har nu opdaget en ny tilstand, kendt som flydende glas . Dens individuelle partikler kan bevæge sig, men ikke rotere. Flydende glas forekommer i kolloider , som har et stof spredt gennem et andet, selvom intet stof kan adskille eller bundfælde sig som i opløsninger eller suspensioner. Når visse kolloider bliver tætte nok, bliver deres struktur skruet op i denne glasagtige tilstand. Det vil forblive sådan, indtil strukturen bliver ordnet igen.

999 vinkelnummer

Fysikeren Matthias Fuchs og kemikeren Andreas Zumbusch fra universitetet i Konstanz i Tyskland fremkaldte den flydende glastilstand i et laboratorium ved hjælp af kolloider, som de selv skabte. Efter at have brugt partikler i en form, der aldrig er blevet eksperimenteret med før, ønskede de at se, hvad der skete under glasovergang og fik noget værdigt Supermand eller Star wars .

Suspensioner af ellipsoide kolloider danner en uventet tilstand af stof, et flydende glas, hvor rotationer er frosset, mens oversættelser forbliver flydende, Fuchs og Zumbusch sagde i en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i PNAS . Billedanalyse afslører hidtil ukendte nematiske forstadier som karakteristiske strukturelle elementer i denne tilstand. Den indbyrdes obstruktion af disse forgrenede klynger forhindrer flydende krystallinsk orden.

xxx returnering af xander-vurderingen

Da Fuchs og Zumbusch kiggede nærmere på dette fænomen, stod de over for et stort problem. Alle kolloider, der er undersøgt indtil nu, havde indeholdt sfæriske partikler, der ikke har nogen orientering. Det er umuligt at sige, hvor en kugle vender, fordi den ikke har nogen begyndelse og ingen ende, medmindre nogen ønsker den utaknemmelige opgave at male mikroskopiske pile på hver partikel. Hvad forskerne i stedet gjorde var at bruge polymerkemi til at producere små plastikpartikler (som stadig var større end atomer eller molekyler), som de derefter strakte sig til en elliptisk form. Disse blev derefter inkorporeret i et opløsningsmiddel for at skabe et kolloid.

Under et optisk mikroskop viste partiklerne ændringer i position og bevægelse, der afslørede nogle aldrig før sete arrangementer, der var næsten utrolige.

For at en krystallinsk struktur kan dannes, skal den have netop den - ordnede struktur. Glas er bizart, fordi det kan føles fast, men faktisk hverken er et fast stof eller en væske. Du vil måske bemærke, at bunden af en ældre vinduesrude bare er lidt tykkere end toppen, fordi glas siver ekstremt langsomt nedad. Nogle flydende krystaller bliver nematisk efter at have nået en glasagtig tilstand. Det betyder, at molekylerne er parallelle, og mens de er i stand til at flyde rundt, kan de ikke rotere. Denne manglende evne til at rotere betyder, at de ikke kan manøvrere og omarrangere sig selv den rigtige måde at opnå en solid krystallinsk struktur.

Flydende glas med ellipsoide partikler er en bedre afspejling af, hvad der rent faktisk sker i naturen eller teknologien. Du får ikke for mange forekomster af perfekt sfæriske partikler i begge situationer, og hvis det skete, ville partiklernes manglende orientering kun gøre simuleringer og faktiske forekomster af denne mærkelige tilstand mere vanskelig at studere. Ændring af koncentrationerne af partiklerne tillod forskerne at se forskydninger i bevægelse og rotation, der ellers ville have unddraget dem. De så, at glasagtige tilstande forekom ved bestemte tætheder, når rotationen frøs.

hvorfor er donnie darko bedømt som r

Dette betyder ikke, at krystaldannelse er dømt. Flydende glas vil kun vare så længe partiklerne i kolloidet, der sidder fast i en lignende retning, danner klynger og kommer i vejen for hinanden. Når partikler har nok energi plus det rigtige tryk og volumen til at rotere igen, går de fra en flydende glastilstand til en flydende krystal, når de begynder at omarrangere sig selv i den rigtige rækkefølge.

Den flydende glasstilstand kan give det længe søgte paradigme, hvor samspillet mellem ligevægtskritiske korrelationer og kritisk bremsning i forhold til glasdannelse kan studeres mikroskopisk, Sagde Fuchs og Zumbusch .

Så sker dette med kryptonit, når det krystalliserer, eller hvad? Kun en egentlig Kryptonian ville kende svaret.