Обычное стекло, которое нас окружает в миллионах вещей, оказывается, для ученых является до сих пор серьезной научной загадкой. Казалось бы, ведь это такой известный материал, про который уже известно все. Но, на деле – это вещество, некоторые свойства которого (физические и химические) объяснить ученым до сих пор не удалось. Они не подчиняются общепринятым физическим законам. Недавно исследователи открыли новое состояние вещества. Назвали его – жидкое стекло. Но, это не означает, что находиться в нем могут лишь стеклянные структуры. Понятие касается также металлов, пластика и других материалов.
Что такое стекло?
Оказывается, стеклом ученые называют не только привычный для нас прозрачный материал, из которого изготавливают зеркала, посуду, окна и т. д. В физике и химии этим термином называют металл, пластик и даже белки, когда они ведут себя особым образом.
Из школьного курса физики мы помним, что при переходе вещества из жидкого состояния в твердое, молекулы перестраиваются, образуя кристаллическую решетку.
Но, это понятие не касается стекла. Молекулы этого вещества застывают до того, как решетка сформируется в определенный порядок. Поэтому, стеклообразные вещества называют аморфными.
Как такое возможно? Ученые ломают над этим вопросом голову до сих пор.
Открытие ученых из Германии – жидкое стекло
Исследователи из Германии недавно открыли новое агрегатное состояние вещества. Назвали его – жидкое стекло.
Не стоит путать его с той субстанцией, которую вы покупаете для бытовых нужд. Ведь сегодня в продаже можно встретить товары под названием: жидкое стекло для автомобилей, на стол для кухни, для смартфона и т. д. Все они имеют практическое применение. Но, к открытию нового состояния веществ они отношения не имеют.
Жидкое стекло, открытое учеными, на самом деле не является жидким в привычном понимании.
Коллоидные суспензии
Для изучения свойств стекла и его переходных состояний ученые используют коллоидные суспензии. Это смеси или жидкости, содержащие в своем составе микрочастицы. Измеряются размеры этих частиц в микрометрах. То есть, их величина настолько мала, что если сравнить их с толщиной человеческого волоса, то они окажутся в десятки раз меньше.
Коллоидные суспензии хорошо воспроизводят свойства различных стеклообразных материалов. В исследованиях используют субстанции, содержащие сферические частицы. Но, их форма является основной проблемой или ошибкой исследователей в предыдущих опытах.
В обычной жизни, за пределами научных лабораторий все системы состояния веществ состоят не из сферических частиц. Они имеют в реалии другую форму.
Для эксперимента команда ученых создала коллоидную суспензию из частицы эллипсоидной формы. Эффект оказался неожиданным.
При рассмотрении коллоидной суспензии с микрочастицами эллипсоидной формы под микроскопом, оказалось, что они движутся, но при этом в их траектории отсутствуют вращательные движения.
Это явление возможно лишь при очень высокой концентрации частиц. Теоретически такое состояние было предсказано еще 20 лет назад. Но, воспроизвести его в реальных лабораторных условиях удалось лишь сейчас.
Жидкое стекло: чем полезно открытие?
Феномен жидкого стекла позволит по-новому взглянуть на физические и химические процессы. Причем, диапазон практического применения колеблется в огромных масштабах: от молекулярного до астрономического.
Открытие жидкого стекла является, по предположению ученых, лишь стартом, первой ступенькой. Перед авторами открытия стоит еще немало задач, которые предстоит решить. Например, они намерены выяснить, происходят ли подобные явления в разогретых веществах, находящихся в потоке.
Причем, разнообразие этих потоков, просто шокирует. Оно касается и потоков крови в сосудах человеческого организма, и шоколадных рек кондитерских фабрик, и нефти в трубопроводах.
Кто знает, может в ближайшее время это открытие перевернет и выведет на новый уровень существующие технологии в медицине, пищевом производстве, области транспортировки веществ и т. д.
