2010年12月2
玻璃是我们都知道的。这就是我们喝饮料,我们看了看外面的天气就像之前,它是我们高速骨干通信基础设施(光纤)。
但是大多数人都不知道的是,“玻璃转变”,一种物质结构的变化伴随着温度的变化得到“冻结”,可以出现在大多数任何材料的冷却,通过金属液体。它产生了“玻璃状态,”材料——奇异的国家可以解冻和refrozen仅通过改变周围的温度上下一点转变温度。
c .奥斯丁天使说:“对于液体,化学和生物化学的亚利桑那州立大学杰出教授和著名探险家在这一领域,“这是相当简单的,眼镜时形成晶体不。”Beyond this "banality," as Angell calls it, things get more complicated.
天使在这个领域做了大量工作,其中最著名的是分类glass-forming极端类型之间的液体——“强有力”的液体,如石英玻璃光纤制成,和“脆弱”的液体吹玻璃远离,因为在冷却期间,他们建立坚实的太快。
现在拼图的另一块被报道什么,确切地说,眼镜。报告使用非液体物质的不寻常的行为帮助解开的秘密。这是一个金属合金组成的等量的钴和铁。
2010年11月28日的一篇论文中,自然的物理问题,天使和他的同事——帅,伊莎贝拉Gallino拉尔夫Busch,萨尔州大学,德国——描述铁钴(Fe50Co50)超晶格材料的行为,因为它从随机要求高温冷却状态。纸”,玻璃化转变与相关长度减少Fe50Co50超晶格和强劲的液体冷却期间,“基于工作从1943年由岩石和佐藤在日本测量bi-metallic合金的热容。
热容是加热样品所需要的能量由一个k。爱因斯坦认为热容是一个材料最暴露的财产。
铁钴合金热容显示两个特性——大幅飙升1000 K (1340 F)称为λ过渡金属合金中(这是很常见的两种类型的原子秩序自己两个人互穿格),750 K (890 F)附近的另一个特点是非常不寻常的金属晶体,玻璃样的过渡,订单的状态被“冻结”在冷却。
大多数玻璃物质形式的经验逐渐增加在热容加热直到到达这个特殊的过渡点。此时(称为玻璃温度)材料突然跳转到一个新的、更高的热容,经常高出100%,改变从固体材料粘性液体。亚博网站下载
新测量的物理性质的文章表明超晶格的无序化的动力学特性是强烈的液体。但由于合金λ过渡很好理解,研究者知道所谓的“相关长度”是减少从λ峰值温度降低对玻璃化转变温度。这是相反的行为被认为是液体的特征是他们很冷漠转变温度。
“我们现在认为,坚强和脆弱的极端不极端,因为它们是对立的,”天使说。
“在分子层面,我们现在认为强烈的液体分子在空间的组织越来越短程玻璃态的临近,在脆弱的液体,该组织长度的确是越来越长,人们已经提出,”他解释道。“这表明静态关联长度没有变化,本身占的液体变成固体玻璃转变。”
了解悖论天使变成了物质的水。水是著名的有明显异常属性的超级冷却状态。228 K (-49 F)接洽,水的热容是赛车像铁钴合金在其临界点。科学家现在认为,水将显示同样的如果没有结晶。当水淬火以每秒一百万度不结晶和玻璃,就像一个低温二氧化硅的复制品的结果,即一个强大的液体。天使认为水的行为是一种罗塞塔石碑。
“罗塞塔石碑有两个面孔,相同的声明,但在另一种语言,”他说。“对于我来说,水说的语言脆弱的液体在其上的脸(在温度超过228 K,或-49 F),和强大的语言液体较低脸上(温度低于228 K)”。
以前的工作由天使(1976年与罗宾快速)发现228 K温度作为“散度温度”的特殊数学法,称为幂律,典型的关键系统,超级冷却水的物理性质进行了描述。
“现在我们看到强大的液体和脆弱的液体作为占领相反侧翼的广义有序无序转变,”天使说。天使和他的同事德米特里Matyushov ASU的物理系,更详细地描述这个广义的过渡计划未来。
同时也有实际的好处。天使指出,如果光纤眼镜,被二氧化硅或silica-like,射程较短的组织在较低的温度下,纤维,比他们在较低温度下退火拉丝温度(超过2000 K)应减少光的散射,因此更好的用于通信。因此这个新的信息就意味着将来性能更好的材料。亚博网站下载
“专利文献表明,光纤科学家们已经学会了退火的好处(一种热处理可以改变材料的微观结构引起的变化特性,如强度、硬度和韧性)。现在我们知道为什么会这样,和我们可以设计产权材料成形过程,”天使说。
来源:http://www.asu.edu/