温度を下げすぎると、多くの物質は固体の結晶になります。少なくともそれが伝統的な物理理論の予測です。ただし、この規則には例外がある可能性があります。2 人の科学者は、液体状態にもかかわらず、固体の結晶よりも安定した液体を発見したと信じているからです。
科学雑誌「Nature Physics」に詳細が掲載されたこの実験は、この興味深い液体の純粋に計算モデルを提示しましたが、このモデルは結晶形成のプロセスや結晶の形成を防ぐ方法、あるいは結晶の形成を防ぐ方法についていくつかの新しいアイデアを提供する可能性があります。それらは定義された形状を持たないように形成されます。
液体ではない液体を作るにはどうすればよいですか?
この奇妙な材料を構築するために、科学者たちはコロイド、つまり小さな浮遊粒子を含む液体を使って実験を開始しました。コロイドの典型的な例は牛乳です。牛乳は実際には水で構成されているにもかかわらず、混合物中に浮遊する無数の脂肪とタンパク質の粒子により、色、味、粘稠度が変化します。
その間、牛乳は凍ってしまいます。しかし、コロイドの分子が特定の方法で組織化されている場合、結晶化は起こらず、物質は固体のように見えても液体の分子構造を持つ安定した形態を獲得します。
科学者たちは、計算モデルで 4 つの結合を持つ分子を使用することにより、これらの結合が堅い場合には結晶化が迅速に起こることに気づきました。緩和すると、結合は無秩序なままとなり、粒状の凝集体が形成されます。温度が下がり続けると、材料はガラスになり、分子が無秩序になり、一種の非晶質固体が形成されます。
柔軟な分子
基本的に、柔軟な結合を持つ分子は、液体が冷却される際に、エネルギーとエントロピーという 2 つの競合する力によってそのように動作します。エントロピーは、システムがどの程度無秩序に見えるかの尺度です。液体では分子はランダムに配置されていますが、結晶では分子は特定のパターンでグループ化されています。
温度が下がると、分子は組織化を開始し、消費するエネルギーがますます少なくなります。したがって、水が凍るとエントロピーは減少します。柔軟な結合を持つコロイドの分子は、互いに結合する他の方法を持っており、4 つずつグループ化して、それでも無秩序な構造を形成する可能性がはるかに高くなります。
その結果、固体のように動作する液体が得られます。そして、すべてはコンピューター上で行われたが、ローマのサピエンツァ大学の科学者フランク・スモールレンバーグ氏は、このソフトウェアが実際のシステムを記述していると宣言し、このように機能する分子としていくつかのポリマーやDNAさえも言及している。研究の次のステップは、実際の材料を使った実験です。
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