Отримане вченими колоїдне скло. Червоним представлені частинки, переважно обертаються навколо своєї осі, а синім – вчиняють поступальні рухи. Ілюстрація авторів дослідження.

В рамках досвіду з еліптичними частками фізики виявили відразу два види колоїдного скла. Стаття вчених з'явилася в журналі Physical Review Letters (pdf), а її короткий виклад наводиться на сайті Американського фізичного товариства.

Склом називається тверде метастабільний (тобто стан нестійкої рівноваги) стан речовини, при якому у нього відсутня кристалічна решітка і деякі ознаки кристалізації спостерігаються тільки на малих масштабах. Вивчення переходу до склоподібного стану представляє для вчених значний інтерес: наприклад, багато розплави при швидкому охолодженні перетворюються на скло, яке за своїми властивостями може сильно відрізнятися від твердого стану речовини. Разом з тим ніяких загальноприйнятих теорій у цій області немає.

У рамках дослідження вчені моделювали перехід до склоподібного стану колоїдної рідини – звичайної води, в яку були поміщені пластикові частинки, що представляли собою еліпсоїди обертання з осями 3,33 мікрометра і 0,56 мікрометра. Шар колоїдної рідини був затиснутий між двома паралельними стеклами. Спостереження проводилися за допомогою мікроскопа і відеокамери.

Головним параметром, який, як виявилося, управляє поведінкою часток, виявилася безрозмірна величина, що характеризує середню частку одиничного обсягу, займаного частками. Зокрема, якщо ця величина менше 0,72, то частинки можуть, під впливом броунівського руху молекул води, здійснювати як обертальні, так поступальні рухи. Якщо ставлення виявлялося в межах від 0,72 до 0,79, то у часток пропадала можливість обертатися, однак можливість здійснювати поступальні рухи зберігалася (вчені назвали такий стан першим типом колоїдного скла). Нарешті подальше підвищення концентрації приводило до остаточного перетворення колоїдної рідини у скло (другий вид колоїдного скла).

За словами вчених, наявність двох етапів переходу (передбачене ще в роботах фізиків в кінці 90-х років минулого століття) в скляне стан пояснюється еліптичною формою частинок – в колишніх дослідах перехід до склоподібного стану був одноетапний, оскільки використовувалися сферичні частинки. Самі дослідники сподіваються, що зібрані ними дані допоможуть у створенні теоретичної основи для опису трансформації речовин в склоподібного стану.

За маітеріалам: Лента.ру.

Tweet