Американские физики показали, что так называемое «идеальное стекло» может существовать. Теоретическую модель материала, который десятилетиями считался парадоксом, создали исследователи из Университета Орегона. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
Обычное стекло по структуре ближе к жидкости, чем к кристаллу: его молекулы расположены беспорядочно и могут образовывать множество различных конфигураций. Поэтому стекло считается аморфным материалом. В кристаллах, наоборот, атомы выстраиваются в строгую и повторяющуюся решетку.
Идея «идеального стекла» предполагает необычное состояние вещества. Внешне его структура остается случайной, однако на самом деле она является единственно возможной. В физике это состояние описывают как систему с минимальной энтропией — то есть без альтернативных способов расположения частиц.
Такую возможность еще в 1948 году предположил химик Уолтер Дж. Каузманн. Он заметил, что при охлаждении жидкостей энтропия стекла уменьшается и теоретически может достичь предела, при котором структура станет уникальной.
В новой работе ученые использовали компьютерное моделирование и показали, что подобное состояние возможно в двумерной системе частиц. В симуляции ученые позволили частицам менять размер во время упаковки — это помогло получить аморфную, но при этом очень упорядоченную структуру.
Модельное стекло оказалось особенно устойчивым: каждая частица в среднем имеет шесть контактов с соседними, что делает материал более твердым и стабильным. При ударе он также должен вести себя иначе, чем обычное стекло — колебания будут равномерными, как у кристаллов.
Пока идеальное стекло существует только в теории. Ученые отмечают, что создать его с помощью обычных методов охлаждения невозможно, поэтому для получения такого материала потребуются новые технологические подходы.
Ранее странная любовь шимпанзе к кристаллам раскрыла новую сторону древних людей.