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玻璃是一个真正的固体?

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固体材料中的原子组织成几何形状,如二十面体

玻璃是否停止流动?布里斯托尔大学和京都大学的研究人员结合了计算机模拟和信息理论,最初是为电话通信和密码学发明的,以回答这个令人困惑的问题。

看着工作中的玻璃鼓风机,我们可以清楚地看到热玻璃的液体性质。一旦玻璃已经冷却到室温,它已经变得坚实,我们可以倒入酒或使窗玻璃出来。

在微观尺度上,凝固意味着分子已经沉淀成晶体结构。然而,当在显微镜下观察时,玻璃似乎不会平静下来,而是保持流动,尽管速度非常缓慢 - 实际上这样缓慢,窗玻璃需要超过1000万年才能流动。

在显微镜下出现液体时,对于任何观察者来说似乎都是固体的这种材料的拼图是旧的。即使在今天的超级计算机的帮助下,似乎也无法验证模拟玻璃是否停止流动。

为了回答在极低温度下会发生什么问题,以及整个材料是否真的变得牢固,由Paddy Royall博士和Karoline Wiesner博士领导的布里斯托尔物理,化学和数学学院的研究人员与山本良一教授京都大学。

研究人员发现,随着时间的推移,材料的固态区域的大小增加,固态区域中的原子组织成几何形状,如二十面体[见图]。布里斯托尔大学HH遗嘱物理实验室的查尔斯·弗兰克爵士于1952年预言了这种二十面体构型。

Karoline Wiesner博士说:“信息理论为我们提供了检测和量化原子运动的数学工具,而这些原子的运动就好像在相互交流一样。”

Drdy Royall补充道:“我们发现二十面体的固体区域的大小将增长,直到最终将不再有液体区域,因此玻璃应该是真正的固体。“

该研究是作为布里斯托尔 - 京都议定书和布里斯托尔复杂性科学中心今天在“自然通讯”上发表。

来源:布里斯托尔大学

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