Le verre n’est pas entièrement solide
Le verre n’est ni cristallin ni amorphe, ni polycrystallin, ni un état mixte. Le nom théorique est état de verre. Les caractéristiques de l’état vitré à température ambiante sont les suivantes: ordre à courte portée, c’est-à-dire, dans une fourchette de plusieurs ou dizaines d’atomes, les atomes sont disposés de manière ordonnée, montrant des caractéristiques cristallines; désordre à longue portée, c’est-à-dire, après que le nombre d’atomes est augmenté, il devient une sorte de désordre. L’état d’arrangement ordonné, le degré de désordre est semblable à celui du liquide. Macroscopiquement, le verre est une substance solide.
Le verre est une telle substance. La raison de cette structure de verre est que la viscosité du verre change trop vite avec la température, et la vitesse de cristallisation est trop lente. Lorsque la température baisse et que la cristallisation ne fait que commencer, la viscosité est devenue très grande, et le mouvement des atomes est limité, ce qui provoque ce résultat. Par conséquent, l’état de verre est similaire au liquide solide, et les atomes dans la substance sont toujours en cours de cristallisation.
Par conséquent, les positions des atomes dans le verre semblent être fixées, mais il ya encore des forces entre les atomes pour lui faire avoir tendance à réorganiser. Ce n’est pas un état stable, qui est différent de l’état atomique dans la cire de paraffine. Par conséquent, ce n’est pas non plus un cristal. À température ambiante, la cire de paraffine est complètement solide, tandis que le verre peut être considéré comme un liquide avec une viscosité extrêmement élevée.
Révéler le mystère du verre non solide
Dans l’expérience, afin d’observer le mouvement réel des atomes microscopiques, les chercheurs ont utilisé de plus grandes particules colloïdes pour simuler les atomes et les ont observés avec un microscope de haute puissance. Il s’est avéré que le gel formé par ces particules ne pouvait pas former de cristaux en raison de la structure icosahedral- ce qui est compatible avec la prédiction faite par Charles Frank de l’Université de Bristol dans les années 1950. Cette structure explique pourquoi le verre est « verre » plutôt que liquide ou solide.
Cette recherche est une avancée majeure pour la compréhension des matériaux métastables, et elle permettra de développer de nouveaux matériaux tels que le verre métallique. En outre, si le métal peut être actionné pour former une structure interne en verre-comme quand il est refroidi, il sera possible de réduire considérablement des défauts en métal.
La surface vitrée semble solide, mais ce n’est pas le cas. Depuis plus de 50 ans, les scientifiques tentent de comprendre la nature du verre. Des scientifiques du Royaume-Uni, d’Australie et du Japon ont découvert que la raison pour laquelle le verre ne peut pas devenir un solide est due à la structure atomique spéciale formée lorsque le verre est refroidi. Les articles connexes seront publiés en ligne dans Nature Materials.
Le chercheur principal, Paddy Royall de l’Université de Bristol au Royaume-Uni, a déclaré: « Certains matériaux se cristallisent quand ils sont refroidis, et leurs atomes sont disposés dans un modèle très régulier appelé un « treillis ». Cependant, le verre refroidit. Parfois, les atomes sont entassés et disposés presque au hasard, empêchant la formation d’un treillis régulier.