물리학자들은 유리가 과냉각 액체 속으로 이완되는 것을 처음으로 직접 관찰합니다.

과냉각 액체로 "이완"될 때 초안정 유리에 대한 최초의 직접적인 실시간 관찰을 통해 연구자들은 유리 전이로 알려진 이전의 불가사의한 과정을 정량화할 수 있었습니다. 이러한 전환은 생의학 동결 보존, 약물 합성, 전자 장치 제조 및 조직 공학을 비롯한 수많은 분야에서 중요한 역할을 합니다. 이 작업은 종종 무늬가 있는 유리로 코팅된 태양 전지에도 영향을 미칠 수 있습니다.

현대 기술과 일상 생활에서 유리의 유비쿼터스 특성에도 불구하고 우리는 유리를 완전히 이해하지 못합니다. 유리는 고체처럼 보이지만 그 구조가 매우 무질서하여 점도가 매우 높은 액체로 간주되기도 합니다. 다른 미스터리는 액체가 어떻게 냉각되어 유리잔으로 변하는지에 관한 것입니다. 그 반대의 경우 유리가 녹을 때까지 가열할 때. 이 유리 전이는 별개의 열역학적 상태입니까? 아니면 유리는 단순히 과냉각된 액체, 즉 어는점 이하로 냉각되었음에도 불구하고 액체 특성을 유지하는 액체입니까?

결정질 고체와 유사

이러한 질문과 답변되지 않은 다른 질문을 해결하기 위해 UAB (UAB), 카탈루냐 나노과학 및 나노기술 연구소 (ICN2), 카탈로니아 폴리 테크닉 대학교 (UPC) 및 Instituto de Microelectronica de Barcelona (IMB-CNM)은 초안정성 유기 유리가 유리 전이 온도 이상으로 가열될 때 발생하는 현상을 직접 관찰하기 위해 현미경 기술을 개발했습니다. 이 "이완" 과정은 그것을 액체로 변형시킵니다.

연구원들은 화학명을 가진 유기 유리를 사용하기로 결정했습니다. N,N′-비스(3-메틸페닐)-N,N결정질 고체와 유사한 방식으로 과냉각 액체 상태로 전이되기 때문에 '-diphenylbenzidinem. 이러한 유형의 전이에서는 작은 액상 영역이 형성되고 점차 커집니다. 이것은 서로 다른 영역 사이에 명확한 분할 없이 구조의 전체 볼륨에서 액체 상태로 전환되는 기존 유리와 대조됩니다.

액체 형성은 국지적인 나노 규모 영역에서 발생합니다.

바르셀로나 팀은 이전에 물질의 박막에서 열용량을 측정할 수 있게 해주는 기술인 나노열량계를 사용하여 이 과정을 간접적으로 관찰했습니다. 자세한 내용은 신작에서 자연 물리, 연구자들은 이를 직접 관찰하는 방법을 제시한다.

이를 위해 그들은 더 높은 융점을 가진 더 단단한 유리의 두 층 사이에 유기 유리를 끼워 넣었습니다. 유기 유리층을 유리 전이 온도 이상으로 가열했을 때 연화된 과냉각 액체 영역의 기계적 응력으로 인해 유리층과 실리콘 기판 사이의 열팽창 계수 차이로 인해 외부 유리층이 변형되었습니다. 유리가 형성됩니다. 점차 커지는 나노 크기의 돌기, 주름, 능선으로 나타나는 이러한 변형은 원자력현미경(AFM)으로 관찰할 수 있다.

"액체의 형성이 국소적인 나노 크기 영역에서 발생하기 때문에 우리가 관찰한 표면 주름도 국소적이며 아래의 과냉각 액체에 직접 연결되어 있습니다."라고 연구팀 리더는 말했습니다. 하비에르 로드리게스-비에호 및 크리스티안 로드리게스-티노코 설명하다. “이 기술은 나타나는 액체 도메인 사이의 거리를 직접 측정함으로써 박막 유리가 과냉각 액체로 변형되는 시공간 지도를 만들 수 있게 해줍니다. 이 과정을 실시간으로 추적할 수 있습니다.”

'스마트' 유리를 향한 새로운 창

Rodriguez-Viejo는 그들이 관찰한 유리 전이가 매우 이질적인 것으로 판명되었고, 떠오르는 액체 영역 사이에 큰 확장이 있는 것으로 판명되었다고 덧붙였습니다. "이것은 유리가 기존의 수냉식 유리에서 예상할 수 있는 것처럼 전체 부피에 걸쳐 과냉각된 액체로 한 번에 변환되지 않고 백만 배 더 느린 시간에 걸쳐 변환된다는 것을 의미합니다."라고 그는 설명합니다. "실제로 우리가 관찰한 공정은 유리 내에서 결정상이 형성되거나 다결정이 녹는 동안 발생하는 것과 같은 핵 생성 및 성장 메커니즘을 어떻게든 모방합니다."

팀은 이제 더 작은 길이 규모와 더 짧은 기간에 걸쳐 유리 전이를 연구하는 것을 목표로 하고 있으며, 회원들이 새로운 AFM 절차 및 프로토콜을 개발해야 할 수도 있습니다. 장기적으로 Rodriguez-Tinoco는 연구 결과가 광학 코팅을 만들고 유기 태양 전지의 광 출력을 향상시키는 방식으로 표면 거칠기를 제어하는 ​​데 사용되는 유리 패터닝의 산업적 방법을 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

• SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
• PlatoData.Network 수직 생성 Ai. 자신에게 권한을 부여하십시오. 여기에서 액세스하십시오.
• PlatoAiStream. 웹3 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
• 플라톤ESG. 자동차 / EV, 탄소, 클린테크, 에너지, 환경, 태양광, 폐기물 관리. 여기에서 액세스하십시오.
• PlatoHealth. 생명 공학 및 임상 시험 인텔리전스. 여기에서 액세스하십시오.
• 차트프라임. ChartPrime으로 트레이딩 게임을 향상시키십시오. 여기에서 액세스하십시오.
• BlockOffsets. 환경 오프셋 소유권 현대화. 여기에서 액세스하십시오.
• 출처: https://physicsworld.com/a/physicists-make-first-direct-observations-of-a-glass-relaxing-into-a-supercooled-liquid/