非牛顿流体液态玻璃，研究人员发现了一种新的物质形态

非牛顿流体液态玻璃，研究人员发现了一种新的物质形态康斯坦茨大学软凝聚态理论教授，该论文的另一位资深作者Matthias Fuchs博士说：“从理论角度来看，这是一个非常有趣的现象。”我们的实验为临界波动和玻璃阻滞之间的相互作用提供了证据，这在科学界已经受关注了相当长一段时间。”研究人员在这种特殊物质中看到的是两种相对的玻璃化转变形式。一种是规则的相变，是可逆的。另一种是不平衡的，是不可逆的。这种结合可能导致产生了玻璃的特殊性质。参与这项研究的团队决定尝试研究一些不同于以往的东西。他们没有在胶体中使用球形粒子，而是制造出特殊的椭圆形（卵形）粒子。通过改变混合物中这些物质的浓度，他们发现了不寻常的液态玻璃形态。康斯坦茨大学的资深作者Andreas Zumbusch教授在一份声明中说：“由于其独特的形状，我们的粒子具有定向性（与球形粒子不同），这就产生了全新的、以前未被研究过的复杂形态。在一定的粒子密度下，定向运动冻结，而平移运动持续存在，导致

20多年来对液态玻璃第一次理论研究成果将在材料科学领域产生深远影响。图片来源：WACOMKA/SHUTTERSTOCK.COM

玻璃确实是一种奇特的材料。 尽管它是固体，但其成分却并不像其他固体那样由良好的晶体结构组成，它的分子在形成晶体之前就被冻结了。对玻璃的探索使研究人员发现了一种新的物质形态：液态玻璃。

液态玻璃是由能够流动但不能旋转的粒子组成的。正如《美国国家科学院院刊》所报道的那样，这种新的形态使人们对常规玻璃的形成有了更深入的了解。

这项研究的出发点是使用胶体，即分散在第二种物质中的“大”颗粒混合物，例如凝胶和乳液。这些物质可以经历很多发生在玻璃化材料中的现象，因此它们是研究这些玻璃化转变的一个很好的替代物。

参与这项研究的团队决定尝试研究一些不同于以往的东西。他们没有在胶体中使用球形粒子，而是制造出特殊的椭圆形（卵形）粒子。通过改变混合物中这些物质的浓度，他们发现了不寻常的液态玻璃形态。

康斯坦茨大学的资深作者Andreas Zumbusch教授在一份声明中说：“由于其独特的形状，我们的粒子具有定向性（与球形粒子不同），这就产生了全新的、以前未被研究过的复杂形态。在一定的粒子密度下，定向运动冻结，而平移运动持续存在，导致粒子聚集形成具有相似定向的局部结构的玻璃态。”

椭球粒子在液态玻璃中的位置和取向。图片来源：Andreas Zumbusch教授和Matthias Fuchs教授的研究小组

研究人员在这种特殊物质中看到的是两种相对的玻璃化转变形式。一种是规则的相变，是可逆的。另一种是不平衡的，是不可逆的。这种结合可能导致产生了玻璃的特殊性质。

康斯坦茨大学软凝聚态理论教授，该论文的另一位资深作者Matthias Fuchs博士说：“从理论角度来看，这是一个非常有趣的现象。”我们的实验为临界波动和玻璃阻滞之间的相互作用提供了证据，这在科学界已经受关注了相当长一段时间。”

了解玻璃不仅仅是我们制造窗户的材料。很多种材料的性能都像玻璃，包括塑料和金属，以及蛋白质等有机物质，甚至生物细胞。

关于液态玻璃的理论研究已经进行了二十年，这个第一次取得的成果将在材料科学领域产生深远的影响。

作者：Alfredo Carpineti博士 资深编剧兼太空记者

Alfredo Carpineti博士是IFLScience的工作人员之一。他主要研究天文学、物理学和技术学。他拥有伦敦帝国理工学院天体物理学博士学位和量子场与基本力硕士学位。他拥有罗马大学“La Sapienza”物理学和天体物理学学士学位。他致力于打击STEM中的不公平现象，并且是Pride in STEM（@PrideinSTEM）的主席和创始人。Pride in STEM是英国最大的慈善信托基金，致力于支持STEM中的LGBTQ 人群。他热衷于科学传播，制作视频和播客，绰号为“TheAstroholic”。