Первые прямые наблюдения в режиме реального времени за сверхстабильным стеклом, когда оно «расслабляется» в переохлажденную жидкость, позволило исследователям количественно оценить ранее загадочный процесс, известный как стеклование. Этот переход играет решающую роль во многих областях, включая биомедицинскую криоконсервацию, синтез лекарств, производство электронных устройств и тканевую инженерию, и это лишь несколько примеров. Работа также может иметь значение для солнечных элементов, которые часто имеют покрытие из узорчатого стекла.
Несмотря на вездесущую природу стекла в современных технологиях и нашей повседневной жизни, мы до конца его не понимаем. Хотя стекла кажутся твердыми, их структура сильно разупорядочена, поэтому их иногда рассматривают как жидкости с чрезвычайно высокой вязкостью. Другие загадки касаются того, как жидкости охлаждаются и превращаются в стаканы. наоборот когда стекло нагревают до тех пор, пока оно не расплавится. Является ли этот переход стеклованием отдельным термодинамическим состоянием? Или стекло — это просто переохлажденная жидкость, то есть та, которая сохраняет свои жидкие свойства, несмотря на то, что ее охладили ниже температуры замерзания?
Подобно кристаллическим телам
Чтобы ответить на эти и другие вопросы, оставшиеся без ответа, исследователи из Автономный университет Барселоны (ЗАО), Каталонский институт нанонауки и нанотехнологий (ICN2), Политехнический университет Каталонии (СКП) и Институт микроэлектроники в Барселоне (IMB-CNM) разработали методику микроскопии для непосредственного наблюдения за тем, что происходит, когда сверхстабильное органическое стекло нагревается до температуры, превышающей его температуру стеклования. Этот процесс «расслабления» превращает его в жидкость.
Исследователи решили использовать органическое стекло с химическим названием N,N′-бис(3-метилфенил)-N,N′-дифенилбензидин, потому что он переходит в переохлажденное жидкое состояние так же, как кристаллические твердые вещества. При этом типе перехода образуются крошечные области жидкой фазы, которые затем постепенно увеличиваются. Это контрастирует с обычными стеклами, которые переходят в жидкое состояние по всему объему своей структуры без каких-либо четких границ между различными областями.
Образование жидкости происходит в локальных наноразмерных областях.
Команда из Барселоны ранее косвенно наблюдала этот процесс с помощью нанокалориметрии — метода, позволяющего измерять теплоемкость тонких пленок материала. В новой работе, подробно описанной в Физика природы, исследователи представляют способ наблюдения за ним напрямую.
Для этого они поместили органическое стекло между двумя слоями более жесткого стекла с более высокой температурой плавления. Когда они нагревали слой органического стекла выше его температуры стеклования, механическое напряжение в областях размягченной переохлажденной жидкости вызывало деформацию внешних слоев стекла из-за разницы в коэффициентах теплового расширения между стеклообразными слоями и кремниевой подложкой, на которую наносили. образуется стекло. Эту деформацию, которая проявляется в виде наноразмерных выпуклостей, морщин и выступов, которые постепенно увеличиваются, можно наблюдать с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ).
«Поскольку образование жидкости происходит в локальных, наноразмерных областях, наблюдаемое нами гофрирование поверхности также является локальным и напрямую связано с переохлажденной жидкостью под ним», — говорят руководители исследовательской группы. Хавьер Родригес-Вьехо и Кристиан Родригес-Тиноко объяснять. «Методика позволяет нам строить пространственно-временные карты превращения тонкопленочного стекла в его переохлажденную жидкость путем непосредственного измерения расстояний между возникающими жидкими областями. За этим процессом можно следить в режиме реального времени».
Новое окно в «умном» стекле
Родригес-Вьехо добавляет, что наблюдаемый ими стеклование оказалось весьма неоднородным, с большими промежутками между появляющимися жидкими областями. «Это означает, что стекло не превращается сразу по всему объему в переохлажденную жидкость, как мы можем ожидать от обычного стекла с жидкостным охлаждением, а трансформируется в течение периода времени, который в миллион раз медленнее», — объясняет он. «Действительно, наблюдаемый нами процесс каким-то образом имитирует механизм зародышеобразования и роста, например, происходящий при формировании кристаллической фазы в стекле или плавлении поликристалла».
Теперь команда стремится изучить стеклование в меньших масштабах и за более короткие периоды времени, что может потребовать от участников разработки новых процедур и протоколов АСМ. В более долгосрочной перспективе Родригес-Тиноко говорит, что результаты исследования могут помочь улучшить промышленные методы формирования рисунка на стекле, которые используются для изготовления оптических покрытий и контроля шероховатости поверхности таким образом, чтобы увеличить светоотдачу в органических солнечных элементах.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Автомобили / электромобили, Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- ЧартПрайм. Улучшите свою торговую игру с ChartPrime. Доступ здесь.
- Смещения блоков. Модернизация права собственности на экологические компенсации. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/physicists-make-first-direct-observations-of-a-glass-relaxing-into-a-supercooled-liquid/
- :имеет
- :является
- :нет
- $UP
- a
- выше
- через
- адрес
- Добавляет
- Цель
- позволяет
- причислены
- an
- и
- любой
- появиться
- МЫ
- области
- AS
- At
- Барселона
- BE
- , так как:
- становиться
- становится
- было
- не являетесь
- ниже
- под
- между
- больший
- биомедицинских
- строить
- но
- by
- CAN
- Пропускная способность
- вызванный
- Клетки
- химический
- выбрал
- Очистить
- Беспокойство
- подключенный
- контрасты
- контроль
- обычный
- Холодные
- может
- решающее значение
- Несмотря на
- подробный
- развивать
- развитый
- устройство
- разница
- различный
- направлять
- непосредственно
- отчетливый
- do
- приносит
- доменов
- наркотик
- в течение
- Электронный
- появление
- включен
- Проект и
- Усиливает
- повседневный
- Примеры
- расширение
- ожидать
- Объяснять
- Объясняет
- чрезвычайно
- несколько
- Поля
- фильм
- пленки
- результаты
- Во-первых,
- следует
- Что касается
- Форс-мажор
- форма
- образование
- сформированный
- Замораживание
- от
- полностью
- стекло
- постепенно
- Расти
- Рост
- было
- Есть
- he
- помощь
- High
- высший
- очень
- Как
- HTML
- HTTPS
- изображение
- последствия
- улучшать
- in
- В том числе
- косвенно
- промышленность
- информация
- Институт
- в
- вопрос
- IT
- ЕГО
- JPG
- известный
- большой
- слой
- слоев
- Лидеры
- Длина
- легкий
- жидкость
- Живет
- локальным
- дольше
- сделать
- ДЕЛАЕТ
- Карты
- материала
- макс-ширина
- Май..
- означает
- проводить измерение
- измерение
- механический
- механизм
- Участники
- методы
- Микроскоп
- Микроскопия
- средняя
- миллиона
- Модерн
- БОЛЕЕ
- таинственный
- имя
- природа
- Новые
- роман
- сейчас
- многочисленный
- наблюдать
- происходящий
- of
- .
- on
- консолидировать
- ONE
- на
- or
- органический
- Другое
- наши
- выходной
- за
- период
- периодов
- фаза
- Физика
- Мир физики
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- играет
- возможное
- представить
- предварительно
- Процедуры
- процесс
- прогрессия
- свойства
- протоколы
- доказанный
- Вопросы
- реальные
- реального времени
- рассматривать
- районы
- требовать
- исследованиям
- исследователи
- сохраняет
- жесткий
- Роли
- говорит
- Весы
- Шоу
- кремний
- аналогичный
- просто
- меньше
- Снимок
- So
- солнечный
- Солнечные батареи
- твердый
- удалось
- Область
- стресс
- Структура
- Кабинет
- такие
- Поверхность
- команда
- Технологии
- срок
- Спасибо
- который
- Ассоциация
- их
- тогда
- тепловой
- Эти
- они
- этой
- хоть?
- по всему
- миниатюрами
- время
- раз
- в
- Transform
- трансформация
- прообразы
- переход
- переходы
- правда
- два
- напишите
- вездесущий
- понимать
- Университет
- до
- us
- использование
- используемый
- через
- объем
- Путь..
- we
- Что
- когда
- , которые
- все
- окно
- в
- без
- Работа
- Мир
- зефирнет