玻璃表面看上去是固体，实际上并不是。50多年来，科学家一直在尝试弄清玻璃的本质。近日，英国、澳大利亚及日本的科学家联合研究发现，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。（科学网 梅进/编译）

 

（《自然—材料学》（Nature Materials），doi:10.1038/nmat2219，C. Patrick Royall，Hajime Tanaka）