Amorficzne materiały, takie jak plastik i szkło, nie tworzą kryształów po ostygnięciu, pozostając w stanie superchłodzonej cieczy. Badacze z Lawrence Berkeley National Laboratory odkryli aktywność molekularną w superchłodzonych cieczach, wskazującą na ukrytą przejście między stanem cieczy a stanem ciała stałego. To nowe zrozumienie może być kluczowe dla rozwoju nowych materiałów amorficznych do zastosowania w dziedzinach takich jak drukowanie 3D, urządzenia medyczne i dostarczanie leków.
Naukowcy wyjaśnili, dlaczego cząsteczki w tych materiałach utrzymują zdezorganizowany, ciekłopodobny stan aż do osiągnięcia konkretnej temperatury, zwanej temperaturą początkową, przy której stają się silnie lepkie i wykazują cechy ciała stałego. Ten przejście fazowe odróżnia superchłodzone ciecze od zwykłych cieczy.
Korzystając z modeli systemów, badacze odkryli, że w miarę wzrostu temperatury superchłodzonej cieczy do temperatury początkowej, pary wad w układzie molekularnym oddzielają się, przekształcając ciecz w bardziej normalny stan. Temperatura początkowa „roztapia” superchłodzoną ciecz w zwykłą ciecz. To odkrycie ma zastosowanie we wszystkich superchłodzonych cieczach i szklanych układach.
Naukowcy stwierdzili również, że tylko niewielka liczba cząstek wykazuje krótkotrwałe ruchy, podczas gdy większość cieczy pozostaje zamrożona. Ich celem jest rozszerzenie modelu na układy trójwymiarowe, aby lepiej zrozumieć, jak lokalne ruchy prowadzą do szerszych pobudzeń i rozluźnienia całej cieczy.
Ta badania oferują mikroskopowe spojrzenie na to, jak materiały amorficzne zmieniają swoją dynamikę i kładą nacisk na różnice między superchłodzonymi cieczami a zwykłymi cieczami. Poszerzając nasze zrozumienie tych materiałów, naukowcy mogą dokonywać postępów w różnych aplikacjach.