Объяснена устойчивость полученных из газа стекол

Физики поняли, почему стекло, полученное методом осаждения из газовой фазы, сразу получается стабильным. В случае стекла, сделанного стандартным способом, то есть при помощи быстрого охлаждения жидкости, для достижения устойчивой структуры могут потребоваться тысячелетия. Статья с описанием результатов опубликована в журнале Physical Review Letters.

Стекло используется во множестве областей, в том числе наукоемких. В частности, из него делают зеркала телескопов и оптоволокно. В таких случаях часто используется техника получения осаждением из газовой фазы, так как таким образом сразу получаются готовые к использованию изделия, в отличие от охлаждения жидкости, где требуется долгое время для достижения деталью стабильной внутренней конфигурации. Ученые до сих пор не разобрались с причиной этой разницы на микроуровне.

Новая работа Людовика Бертье и его коллег из Университета Монпелье моделирует процесс получения стекла и связывает стабильность с эффективной диффузией молекул в процессе осаждения из газа. Такая симуляция сложна, так как необходимо учитывать явления, происходящие на различных пространственных и временных масштабах. Авторы использовали метод Монте-Карло для определения устойчивости тонких стеклянных пленок, меняя положения отдельных молекул.

В результате выяснили, что особенные свойства такого стекла объясняются намного большей мобильностью частиц на поверхности пленки, чем в ее толще. Эта мобильность позволяет им найти и занять наиболее энергетически выгодные положения, в то время как в обычном стекле частицы могут найти такое положение только вследствие намного более медленной диффузии в объеме уже конденсированного вещества. Более того, новая работа позволяет найти оптимальные параметры получения стекла, такие как температура и скорость осаждения, что позволит оптимизировать реальные процессы.