作者吉姆·巴洛,俄勒冈大学 信用:CC0公共领域 UO的研究人员发现,当玻璃材料中的分子粘在一起时,它们的行为就像沙子和岩石中的颗粒一样,这种机制可能会推动对凝聚态物质和复杂系统的探索
这项工作表明,当玻璃质材料被卡住或压缩到从液态变成固态时,它们的组织结构会发生变化,表现得像沙子一样
这一发现扩展了对热运动和振动状态的理解,这些状态是随着材料达到堵塞而出现的
发表在《物理评论快报》杂志上的一项研究详细描述了这一发现,该研究调查了玻璃材料被快速压缩或冷却时会发生什么
在宏观世界中,这种堵塞可以从谷物穿过漏斗或沙漏中的沙子的方式中看到
这项新发现的相似性对凝聚态物质和复杂系统领域的研究人员来说很重要,它为通过计算物理探索玻璃材料开辟了新的途径,该研究的主要作者弗朗切斯科·阿塞里说,他也是合著者埃里克·科尔文的物理系实验室的博士生
“我们的模型显示,玻璃对机械恳求的反应方式与对颗粒材料的反应方式相同,”阿塞里说
“材料的机械响应与热量如何通过它传递有关,因此这项工作有助于更好地理解为什么玻璃的热性能和机械性能与晶体等其他固体如此不同
" 科尔文实验室的研究人员开发了在超级计算机上模拟硬球和软球的算法,以研究材料结构的几何堵塞迹象,在刚性开始时,所有粒子都有相同的接触次数
科尔温是一个国际团队的成员,该团队在西蒙斯基金会于2016年开始的“克拉克国王玻璃问题”倡议下,研究随着温度和压力的变化从液体到玻璃的转变
科温获得的国家科学基金会职业奖也支持这项研究
固体形式的玻璃是胶体的集合体,是处于非常强大压力下的微小颗粒
阿塞里说,固体玻璃颗粒非常类似于颗粒材料,这一点非常显著,因为胶体在无限压力的限制下高度压缩时会堵塞,而颗粒在压力为零时堵塞,颗粒不会重叠
" C写道:“这种联系开辟了以前没有的新的比较可能性。”
英国布里斯托大学的帕特里克·罗亚尔在《物理学》杂志上评论了这篇论文的意义
罗亚尔指出,UO的研究人员利用了干扰的一个漏洞,从下面观察它,而不是专注于干扰过渡的开始
UO团队在这个过程的两个阶段都发现了相同的行为
“阿塞里和科温在他们的模拟中能够有效地将硬球冷却到几乎零的温度,并将它们视为颗粒材料,当粒子不相互接触时,它们会进行有效的相互作用,”罗亚尔写道
“该系统在装填少于堵塞的部分时具有机械稳定性,因此像玻璃化转变一样,从下面接近堵塞是可能的
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