跳动百科

研究使玻璃形成的物理学更清晰

解思健
导读 长期以来,液体的脆弱性 - 即液体的流动性如何随温度变化 - 一直被认为是理解液体以及它们如何形成玻璃的关键因素。然而,测量液体中脆

长期以来,液体的脆弱性 - 即液体的流动性如何随温度变化 - 一直被认为是理解液体以及它们如何形成玻璃的关键因素。然而,测量液体中脆性的可靠方法一直难以捉摸。现在,一组研究人员已经开发出一种更好的方法来确定这一关键属性。

研究结果发表在《自然通讯》上。

在机械工程和材料科学教授Jan Schroers的实验室中,研究人员开发了一种他们称之为薄膜膨胀法(FIM)的方法,该方法测量各种金属玻璃形成液体的脆弱性。通过这样做,研究人员不仅对液体的特性有了更清晰的认识,而且还与该领域长期以来的假设相矛盾,即低脆性更适合形成金属玻璃,这种材料甚至比最好的金属更坚固,但具有塑料的柔韧性。这些材料的性质归功于其独特的原子结构:当金属玻璃从液体冷却到固体时,它们的原子会随机排列,不会像传统金属那样结晶。

Schroers说,这种方法是朝着弄清楚金属玻璃的棘手物理学迈出的“一大步”。形成过程中的液体部分尤其令人困惑。

“液态是我们最难理解、最难测量的状态,”他说。“基本上,关于固体,原子如何排列,一切都是已知的,我们可以在计算机上计算出来 - 你几乎不需要再做实验了。气体也很容易,因为原子彼此相距很远,它们并没有真正相互作用。液体,作为一种状态,我们几乎对它一无所知。

这可能会随着新方法的改变而改变,这是Schroers与塞巴斯蒂安·库贝(Sebastian Kube)共同开发的,他是他实验室的前博士生,也是该研究的主要作者。

“这使我们能够扩展关于玻璃形成的理论,这是物理学中最大的谜团之一,”他说。

该研究的其他作者是Sungwoo Sohn,罗德里戈·奥赫达 - 莫塔,西奥·埃弗斯,威廉·波尔斯基,奈佳·刘,凯文·瑞安,肖恩·莱因哈特和孙勇。