會員登錄
科學研究：像玻璃一樣清晰的理論
打賞
推廣
科學研究：像玻璃一樣清晰的理論
東京大學的科學家們利用計算機模擬元素組成對金屬混合物形成玻璃能力的影響，這可能製成堅固的導電玻璃。圖片來源：Institute of Industrial Science, the University of Tokyo
東京大學工業科學研究所的研究人員使用分子動力學計算來模擬金屬混合物形成玻璃的能力。他們表明，即使成分上的微小變化也會對材料在冷卻時呈現出晶體態和玻璃態的可能性產生強烈影響。這項工作可能研究出更便宜，更有彈性的導電玻璃。
如果有重要的客人來吃飯，你可能會在桌子上擺上昂貴的水晶玻璃杯。但對科學家來說，晶體和玻璃實際上是液體在冷卻時可能采取的兩種截然不同的狀態。晶體有一個確定的無限重複的三維晶格結構，而玻璃是一種無秩序的無定形固體。目前關於玻璃形成的理論不能準確地預測哪種金屬混合物會“玻璃化”，哪種會結晶。更完善、全麵地了解玻璃的形成，將對設計堅韌、導電材料的新配方有很大幫助。
圖片來源：Pixabay
現在，東京大學的研究人員利用計算機模擬了三個原型金屬係統來研究玻璃的形成過程。第一作者Yuan-Chao Hu 說：“我們發現了多組分體係形成晶體的能力，隻要成分稍有變化就會被破壞，與玻璃恰恰相反。”
簡單地說，玻璃的形成是材料在冷卻時避免結晶的結果。這讓原子在把自己形成能量最小化的模式之前鎖在一個“凍結”的狀態。模擬結果表明，“液晶界麵能”是決定結晶速率的一個關鍵因素。
圖片來源：Pixabay
研究人員還發現，元素組成的變化會導致局部原子順序的改變，從而阻礙晶體的結晶過程，使其排列與晶體通常的形式不相容。具體來說，這些結構可以阻止微小的晶體作為晶種，在樣品中有序成核區域生長。與之前的解釋相反，科學家們確定液相和晶體之間的化學電位差對玻璃的形成隻有很小的影響。
這項工作代表了我們對玻璃化基本物理機製理解上的一個重大進展。項目結果也可能幫助玻璃製造商設計新的多組分係統，這些係統具有某些期望的性能，如回彈、韌性和電導率。
這項研究發表在《科學進展》雜誌上，名為《多組分係統玻璃形成的物理起源》。
文章來源：東京大學
翻譯：曾欣欣
翻譯：董子晨曦
引進來源：物理學家組織網
引進鏈接：https://phys.org/news/2020-12-theory-glass.html
關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
東京大學的科學家們利用計算機模擬元素組成對金屬混合物形成玻璃能力的影響，這可能製成堅固的導電玻璃。圖片來源：Institute of Industrial Science, the University of Tokyo
東京大學工業科學研究所的研究人員使用分子動力學計算來模擬金屬混合物形成玻璃的能力。他們表明，即使成分上的微小變化也會對材料在冷卻時呈現出晶體態和玻璃態的可能性產生強烈影響。這項工作可能研究出更便宜，更有彈性的導電玻璃。
如果有重要的客人來吃飯，你可能會在桌子上擺上昂貴的水晶玻璃杯。但對科學家來說，晶體和玻璃實際上是液體在冷卻時可能采取的兩種截然不同的狀態。晶體有一個確定的無限重複的三維晶格結構，而玻璃是一種無秩序的無定形固體。目前關於玻璃形成的理論不能準確地預測哪種金屬混合物會“玻璃化”，哪種會結晶。更完善、全麵地了解玻璃的形成，將對設計堅韌、導電材料的新配方有很大幫助。
圖片來源：Pixabay
現在，東京大學的研究人員利用計算機模擬了三個原型金屬係統來研究玻璃的形成過程。第一作者Yuan-Chao Hu 說：“我們發現了多組分體係形成晶體的能力，隻要成分稍有變化就會被破壞，與玻璃恰恰相反。”
簡單地說，玻璃的形成是材料在冷卻時避免結晶的結果。這讓原子在把自己形成能量最小化的模式之前鎖在一個“凍結”的狀態。模擬結果表明，“液晶界麵能”是決定結晶速率的一個關鍵因素。
圖片來源：Pixabay
研究人員還發現，元素組成的變化會導致局部原子順序的改變，從而阻礙晶體的結晶過程，使其排列與晶體通常的形式不相容。具體來說，這些結構可以阻止微小的晶體作為晶種，在樣品中有序成核區域生長。與之前的解釋相反，科學家們確定液相和晶體之間的化學電位差對玻璃的形成隻有很小的影響。
這項工作代表了我們對玻璃化基本物理機製理解上的一個重大進展。項目結果也可能幫助玻璃製造商設計新的多組分係統，這些係統具有某些期望的性能，如回彈、韌性和電導率。
這項研究發表在《科學進展》雜誌上，名為《多組分係統玻璃形成的物理起源》。
文章來源：東京大學
翻譯：曾欣欣
翻譯：董子晨曦
引進來源：物理學家組織網
引進鏈接：https://phys.org/news/2020-12-theory-glass.html
關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情
聽說，打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普，我們是認真的！
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
- 參加最新科普活動
- 認識科普小朋友
- 成為科學小記者
