Открыты новые детали процесса стеклообразования

Японские исследователи изучили процесс образования стекол при охлаждении металлических смесей. Оказалось, что элементный состав сильно влияет на то, образуется при охлаждении кристалл или стекло. Работа стала еще один шагом на пути создания универсальной теории стеклообразования, а также может быть актуальна для создания дешевого электропроводящего стекла. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Исследователи из Токийского университета с помощью расчетов молекулярной динамики создали модель для описания стеклообразующей способности металлических смесей и изучения процессов формирования стекла. Оказалось, что даже небольшие изменения в составе смеси могут сильно повлиять на вероятность образования кристаллического, а не стеклообразного состояния при охлаждении.

«Наша работа представляет собой значительный прогресс в понимании фундаментального физического механизма образования стекла, — рассказывает первый автор исследования Хадзимэ Танака. — Результаты этого проекта могут помочь производителям стекла в разработке новых многокомпонентных систем, которые обладают определенными желаемыми свойствами, такими как упругость, прочность и электропроводность».

Кристалл и стекло — два совершенно разных состояния, которое жидкость может принять при охлаждении. Кристалл имеет определенную трехмерно-периодическую структуру решетки, а стекло представляет собой аморфное твердое тело, в котором отсутствует упорядоченность атомов. Современные теории до сих пор не могут точно предсказать, какие металлические смеси при замерзании будут образовывать стекло, а какие кристаллизоваться. Более детальное понимание этих процессов актуально дня разработки новых прочных и электропроводящих материалов.

Образование стекла — следствие того, что материал не успел кристаллизоваться. Охлаждение застает атомы до того, как они успели организоваться в структуру с минимальной энергией. Исследователи обнаружили, что изменения в элементном составе смеси могут привести к локальному упорядочению атомов, которое нарушает процесс кристаллизации. Кроме того, ученые выяснили, что разница химических потенциалов между жидкой и кристаллической фазами имеет лишь небольшое влияние на образование стекла.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.