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作者:梅进 来源: 发布时间:2008-6-23 12:39:19
《自然—材料学》:明升体育app家揭示玻璃非固体之谜

图片说明:胶体微粒形成的凝胶具有玻璃的结构。
 
(图片来源:Paddy Royall, University of Bristol, UK)
 
玻璃表面看上去是固体,实际上并不是。50多年来,明升体育app家一直在尝试弄清玻璃的本质。近日,英国、澳大利亚及日本的明升体育app家联合研究发现,玻璃无法成为固体的原因在于玻璃冷却时所形成的特殊的原子结构。相关论文6月22日在线发表于《自然—材料学》(Nature Materials)上。
 
主要研究人员、英国布里斯托尔大学的Paddy Royall说:“一些材料在冷却时会形成结晶,其原子会以高度规则的模式进行排列,称为“晶格”(lattice)。不过玻璃在冷却时,原子拥堵在一起,几乎随机排列,妨碍了规则晶格的形成。”
 
在实验中,为了观察微观原子的真实运动情况,研究人员利用较大的胶体微粒模拟原子,并用高倍显微镜进行观察。结果发现,这些粒子形成的凝胶因为构成了二十面体结构而无法形成结晶——这与20世纪50年代布里斯托尔大学的Charles Frank作出的预测相一致。这种结构解释了为什么玻璃是“玻璃”而不是液体或固体。
 
此次研究对于理解亚稳态材料来说是个重大的突破,它将使进一步开发金属玻璃等新材料成为可能。另外,如果能够通过操作使金属在冷却时形成玻璃一样的内部结构,将有可能大大减少金属缺陷。(明升手机版(明升官网) 梅进/编译)
 
(《自然—材料学》(Nature Materials),doi:10.1038/nmat2219,C. Patrick Royall,Hajime Tanaka)
 
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