【中玻網(wǎng)】雖然玻璃是我們日常生活中普遍使用的材料，但它同時(shí)也存在難解的科學(xué)問(wèn)題。與人們可能預期的相反，玻璃的真實(shí)性質(zhì)仍然是個(gè)科學(xué)謎題，對其化學(xué)和物理性質(zhì)的科學(xué)研究仍在進(jìn)行中。

　　事實(shí)上，在化學(xué)和物理學(xué)中，玻璃一詞本身就是一個(gè)可變的概念：它包括我們所知的窗玻璃物質(zhì)，但它也可以指一系列其他材料，這些材料的性質(zhì)可以通過(guò)類(lèi)似玻璃的行為來(lái)解釋?zhuān)?，包括金屬、塑料、蛋白質(zhì)，甚至生物細胞。

　　雖然玻璃可能會(huì )給人留下印象，但它絕不是傳統的固體。通常，當一種物質(zhì)從液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，分子排列成一排形成晶體圖案。在玻璃中，這種情況不會(huì )發(fā)生。相反，在結晶發(fā)生之前，分子被有效地凍結在原地。這種奇怪和無(wú)序的狀態(tài)是不同系統玻璃的特征，科學(xué)家們仍在試圖理解這種亞穩態(tài)究竟是如何形成的。

　　現在，來(lái)自康斯坦茨大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現了一種玻璃的新的物質(zhì)狀態(tài)——液體玻璃，此次發(fā)現的液態(tài)玻璃具有從前未知的結構元素，這也提出了關(guān)于玻璃及其轉變性質(zhì)的新見(jiàn)解。

　　值得一提的是，膠體懸浮液是含有固體顆粒的混合物或流體，其尺寸為微米（百萬(wàn)分之一米）或更大，比原子或分子大，因此非常適合用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行研究。迄今為止，大多數涉及膠體懸浮液的實(shí)驗都依賴(lài)于球形膠體。然而，大多數自然和技術(shù)系統是由非球形粒子組成的。

　　此次研究中，研究小組利用聚合物化學(xué)方法制造出小塑料顆粒，拉伸并冷卻它們，直到它們變成橢球狀，然后將它們放入合適的溶劑中。由于其獨特的形狀，使得研究人員的粒子更具有方向性。

　　研究人員接著(zhù)改變懸浮液中的粒子濃度，并用共焦顯微鏡跟 蹤粒子的平移和旋轉運動(dòng)。在一定的粒子密度下，定向運動(dòng)凍結，而平移運動(dòng)持續存在，導致粒子聚集形成具有相似定向的局部結構的玻璃態(tài)。研究人員稱(chēng)之為液態(tài)玻璃是這些團簇相互阻礙，并介導特征性長(cháng)程空間相關(guān)性的結果。這些阻止了液晶的形成，這將是熱力學(xué)所期望的物質(zhì)的整體有序狀態(tài)。

　　事實(shí)上，研究人員觀(guān)察到的是兩種相互競爭的玻璃轉變——一種是規則相變，另一種是非平衡相變——相互作用。研究人員認為，從理論的高度來(lái)看，這是一個(gè)非常有趣的現象。此次實(shí)驗為臨界漲落和玻璃狀停止之間的相互作用提供了證據，而科學(xué)界對此已經(jīng)關(guān)注了相當長(cháng)一段時(shí)間——幾十年來(lái)，液態(tài)玻璃的預測一直是理論上的推測。

　　結果進(jìn)一步表明，類(lèi)似的動(dòng)力學(xué)可能在其他玻璃形成系統中起作用，因此可能有助于闡明復雜系統和分子的行為，從非常?。ㄉ铮┑椒浅４螅ㄓ?宙學(xué)）。它還可能影響液晶器件的發(fā)展。相關(guān)研究結果已發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。