對于一般人而言,玻璃常被誤認為是一種透明固體。而嚴格地說,玻璃其實是一種被稱為“非晶態(tài)過冷液體”的物質,表面與固體相似,內部結構又與液體相似,是介于固體與液體之間的一種具有獨立形態(tài)的物質。但對于其形成過程卻沒有幾個人能做出解釋。據(jù)美國生活科學網(wǎng)3月31日報道,美國物理學家的一個研究項目或許能解開這讓人困惑不已的“玻璃之謎”。
負責該項研究的美國華盛頓大學圣路易斯分校物理學家肯尼斯?凱爾頓稱,他們正在建造一個被稱為“中子靜電懸浮室(NESL)”的實驗裝置。該裝置將使一滴液態(tài)金屬懸浮在真空中,從而對其在由液態(tài)冷卻為玻璃的過程中的內部原子活動進行觀察。研究人員稱,該設備有望在原子層面對玻璃的獨特屬性做出解釋,同時也將會讓人們對液體到玻璃的轉化過程產(chǎn)生更好的理解。
凱爾頓表示,所有的液體都可以轉化為玻璃,區(qū)別僅存在于轉化的難易程度上。早在4000多年前,美索不達米亞地區(qū)的人們就開始使用玻璃,但直到現(xiàn)在為止,人們卻仍然不理解液體轉化為玻璃的具體過程。
該實驗計劃用鈦、鋯、鎳、鉑以及合金為研究對象。如果冷卻得足夠快,這些金屬就能形成玻璃而非固體。但其前提是,整個過程中液態(tài)金屬滴必須懸浮在真空當中,不能與任何物體接觸。
NESL將通過電極在金屬液滴表面加載電荷,之后用電磁場使其保持在一個穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。橡樹嶺國家實驗室另一臺被稱為“散變中子源”的儀器將產(chǎn)生中子束,“照射”懸浮金屬液滴。研究人員計劃用這種方法使中子起到“光線”的作用,從而能夠形成一個中子顯微鏡,來觀察整個過程中懸浮液滴中原子的變化。
據(jù)了解,這座造價為165萬美元的中子靜電懸浮室將建造在美國田納西州橡樹嶺國家實驗室,預計在3年內完成制造并投入使用。
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更多>2018-10-12