Ученые смоделировали «жидко-твердое» вещество

Как сообщает "CyberSecurity", именно так утверждает классическая физика, но как показывают последние исследования иногда бывают случаи, когда желеобразные формы вещества более стабильным, чем твердые.

В последнем номере научного журнала Nature Physics, группа исследователей описывает эксперимент, в котором была создана модель состояния жидкого вещества, которое по своей сути не является жидким. Пока данный эксперимент был реализован в теории, точнее на компьютере, но ученые говорят, что с реальным молекулами он также будет воспроизведен. Кроме того, подобные эксперименты предоставляют важные научные сведения о том, как формируются кристаллические формы вещества в природа.

Одновременно с этим, опыт подсказывает физикам, как не допустить кристаллизации вещества, оставив его для разных нужд в аморфной форме.

Чтобы получить вещество в этой странной псевдо-жидкой форме, исследователи начали с коллоидной формы вещества, то есть формы, в которой жидкая часть перемешана с твердыми частицами. Классический пример коллоида — молоко, где сама жидкость бесцветна, но мельчайшие твердые протеины там обладают белым цветом. Заморозив молоко, можно получить более прозрачную жидкость с отделенными от нее и замерзшими твердыми частицами.

"Коллоиды имеют частицы достаточно малые, чтобы температурная энергия для них имела роль", — говорит Френк Смалленбург, физик из Университета Ла-Сапьенза в Риме. По его словам, если молекулы коллоида связываются друг с другом в нужном порядке, то кристаллизации вещества не происходит. Вместо этого вещество обретает стабильную форму, но остается по своей сути жидким.

Смалленбург говорит, что пока "жидко-твердого" вещества не существует в природе, оно есть лишь в компьютерной модели, но ученые работают над практической реализацией. Кроме того, у ученых есть уравнения, описывающие как "жидко-твердые" коллоиды ведут себя при повышении температуры или при ее снижении. Ученый говорит, что от кристаллизации коллоиды отделяет буквально один шаг, поэтому на практике работа с ними будет очень сложна. Кроме того, коллоиды имеют очень тонкую температурную градацию, то есть чуть более сильное охлаждение их тут же кристаллизует, а подогрев делает жидкими.

Исследователи говорят, что полученные коллоиды имеют гибкую молекулярную связь, поэтому молекулы находятся почти в состоянии идеального баланса между энергией и энтропией. С охлаждением молекулы становятся более статичными, с подогревом их энтропия возрастает.

Смалленбург говорит, что на практике пока таких субстанций не существует, но если они будут созданы, то это будет что-то вроде полимеров или кремния с водой. В будущем такие соединения могли бы найти огромное применение в промышленности.

Читайте Comments.ua в Google News