کوچک ‘قفس’ نشان می دهد که چگونه شیشه ای می رود از مایع به جامد

یک سرنخ های جدید ممکن است به محققان و نزدیک به کرک فیزیک رمز و راز که چرا شیشه ای به نظر می رسد و رفتار راه آن را ندارد.

با توجه به نحوه فراوان شیشه ای است که یک مقدار شگفت آور ناشناخته باقی مانده در مورد مواد.

محققان با انجام یکی از اولین آزمایش های فیزیکی برای کمک به توضیح شیشه ای, انتقال, روند, زمانی که حرارت جسمی تغییرات مواد از چیزی است که در سنگ سخت به چیزی نرم و قابل انعطاف.

این یک فرایند است که فوق العاده مفید برای شکل دادن و قالب شیشه ای اما گیج کننده یکی برای فیزیکدانان از آنجا که در سطح مولکولی شیشه ای به نظر می رسد مانند یک مایع اما خواص مکانیکی شبیه به یک جامد است.

بسیاری از فیزیکدانان بسیج در سراسر تلاش برای درک چگونگی شیشه ای می توانید انجام دهید که. تحقیقات جدید فراهم می کند اطلاعات برای کمک به این پرسش پاسخ دهد.

‘یک زنجیره بین یک مایع و یک جامد’

گیج کننده ماهیت شیشه انتقال می تواند به درک بهتر به دنبال یک تکه یخ و یک قطعه از پنجره سمت-توسط-جانبی توضیح می دهد اریک Corwin یک فیزیکدان در دانشگاه اورگان است. تقریبا در هر راه, این مواد نگاه و رفتار به شیوه ای مشابه که مورد بررسی قرار گرفت و در یک دمای پایین: آنها هر دو روشن و تیز و شکننده. اگر کاهش یافته است آنها را ترک خواهد کرد.

اما تفاوت پدیدار هنگامی که گرما معرفی شده است به این معادله است. یخ ناگهان ذوب در 32 درجه فارنهایت و تبدیل به آب است. اما چیزی متفاوت است. آن را فقط می شود نرمتر و نرمتر تا زمانی که آن را می توانید جریان و توان به راحتی تولیدات.

انتقال شیشه شامل گیج کننده ترکیبی از دو ایالت مختلف از ماده است. در زیر یک میکروسکوپ الکترونی قطعه ای از قاب پنجره به نظر می رسد مانند یک مایع از طریق آن برنامه ریزی تصادفی از اتم است. اما این عمل مانند یک جامد از طریق خواص فیزیکی آن بر خلاف بلوک های یخ که باعث می شود بسیار روشن انتقال بین کریستالی جامد و مایع آب است.

“شیشه ای وجود دارد در یک زنجیره بین یک مایع و یک جامد” Corwin می گوید. “از آنجا که آن را ندارد ناگهانی انتقال از یکی به راحتی قابل شناسایی کشور دیگر را درک فیزیک از آن واقعا دشوار است.”

محققان دیده می شود دستیابی به موفقیت در درک این پدیده به عنوان آنها قادر به تولید یک تئوری ریاضی است که کمک می کند تا توضیح دهد که انتقال شیشه. اما شواهد کمی پدید آمده است نشان می دهد این نظریه قابل استفاده در جهان واقعی است.

تا زمانی که نتایج از محققان آزمایش ثابت کرد که این کار می تواند از طریق یک آزمایش فیزیکی.

آنها تصمیم گرفتند برای بررسی انتقال شیشه با استفاده از ماده ای به نام colloids یک مدل سیستم برای عینک است که در آن ذرات میکروسکوپی شناور در آب بازی همان نقش به عنوان مولکول های شیشه ای. آنها قادر به تکثیر انتقال شیشه توسط jiggling این colloids در مایع و سپس اجازه دادن به آنها را حل و فصل یک فرایند است که تقلید گرمایش و سرمایش از شیشه است.

اندرو هاموند دانشجوی دکتری فارغ التحصیل از Corwin آزمایشگاه در سال گذشته که منجر به تحقیق و رنگی را انتخاب کنید شماره شفاف colloids با رنگ سیاه و سفید به طوری که او می تواند به تماشای آنچه اتفاق افتاده است به آنها را در طول انتقال. او متوجه شد که این مواد رفتار به عنوان نظریه پیش بینی کرد: به عنوان سیستم حل و فصل تحت گرانش این colloids رو به طور کامل احاطه شده توسط خود را همسایه colloids که فیزیکدانان اشاره به به عنوان “قفس.”

این نظریه همچنین پیش بینی یک مرحله کاملا جدیدی از ماده موسوم به “گاردنر” یا “حاشیه” فاز به عنوان ذرات در ادامه به حل و فصل. در این فاز قفس خود را خواهد بود به طور مداوم تغییر منجر به یک جامد است که همیشه میکروسکوپی شکستن و تثبیت خود را. این دقیقا همان چیزی است هاموند دیدم در زیر میکروسکوپ.

گرفتن لحظه ای در 60,000 فریم در ثانیه

یکی از دلایل اصلی برای عدم فیزیکی آزمایش ها بر روی شیشه گذار است چرا که آن را به چالش کشیدن برای انجام.

“شما باید برای اندازه گیری فوق العاده دقیق همه چیز فوق العاده در سرعت های بالا” Corwin می گوید.

برای استارت, مواد مورد استفاده برای آزمایش خود بود در مورد به عنوان کوچک که با چشم غیر مسلح می تواند شناسایی; هر کلوئیدی است که فقط 50 میکرون در سراسر, در مورد عرض از بهترین موی انسان است. و انتقال اتفاق افتاده است به طوری سریع است که آن را تا به حال گرفته شده از طریق دوربین فیلمبرداری با سرعت بالا که شات 60,000 فریم در ثانیه است. از آغاز تا پایان هر مجموعه ای از داده ها صرف شد دو ثانیه اما محققان دستگیر 100 ، 000 قطعه از اطلاعات بصری در آن زمان.

زیرا این مواد خیلی کوچک و حساس محققان نیز تا به حال برای جلوگیری از ارتعاش خارجی است که می تواند اخلال در داده ها مانند باز کردن یک درب دو طبقه دور. هاموند متوجه شدم کلید به انجام چنین حساس آزمايش به انجام آن را در نیمه های شب هنگامی که هر کس دیگری تا به حال سمت چپ ساختمان.

او شروع به زمان بندی خود را در آزمایشگاه کار در سراسر ساعت به واحدهای تهویه مطبوع خاموش که شد 11 PM او اولین تولید واقعا قانع کننده مجموعه ای از داده ها بیش از آخر هفته روز یادبود زمانی که دانشگاه بود ترک برای تعطیلات آخر هفته.

اما تعهد خود را و نوآوری بود و ارزش آن به دلیل جفت از فیزیکدانان موفق به تولید داده که منجر به ایجاد یک درک بهتر از شیشه و گذار. امید در این زمینه است که بیشتر دانش منجر به افزایش توانایی اهرم مواد جدید استفاده در صنایع مختلف.

“شیشه ای شگفت انگیز مواد, اما آن را بسیار قوی” Corwin می گوید. “اگر ما می تواند درک شیشه ای انتقال بهتر ما می تواند تصور کنید که قادر به مهندس فوق العاده قوی و مواد سفت و سخت است که می تواند مورد استفاده در فن آوری و ساخت.”

این مقاله به نظر می رسد در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.

منبع: دانشگاه اورگان

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.nettny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>