Các nhà nghiên
cứu vừa phát hiện ra một trạng thái vật chất mới được gọi là thủy tinh lỏng (Ảnh:
aetb/Depositphotos)
Có một sự ngụy biện dai dẳng rằng
thủy tinh vốn đã là một chất lỏng, được truyền bá sai lệch bởi thầy cô phổ thông
và các hướng dẫn viên du lịch. Nhưng điều đó không đúng về mặt kỹ thuật – thủy
tinh là một chất rắn vô định hình. Thông thường, khi một chất chuyển dịch từ thể
lỏng sang thể rắn, các nguyên tử di chuyển tự do trước đó sắp hàng thành cấu
trúc tinh thể rắn. Mặc dù vậy, quy luật này không đúng với thủy tinh: các nguyên
tử của nó bị đóng băng ở trạng thái không trật tự.
Hoặc ít nhất, đó là cách nó
thường diễn ra. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học phát hiện ra một dạng
thủy tinh mà ở đó các nguyên tử biểu hiện một hành vi phức tạp chưa thừng thấy
trong khối thủy tinh trước đây. Về cơ bản, các nguyên tử có thể di chuyển
nhưng không có khả năng xoay.
Nhóm phát hiện điều này trong một
hệ thống mô hình thể vẩn dạng keo. Hỗn hợp này được tạo thành từ các hạt rắn lớn
lơ lửng trong một chất lưu, giúp các nhà khoa học dễ quan sát hành vi vật lý
của các nguyên tử hay phân tử hơn. Thông thường, các hạt này có dạng hình cầu
nhưng với thí nghiệm này, nhóm sử dụng các hạt hình elíp, nhờ đó họ có thể
biết được chúng đang quay về hướng nào.
Các nhà nghiên cứu đã thử
nghiệm các mức nồng độ hạt khác nhau trong chất lưu, theo dõi khả năng di chuyển
và xoay tròn của chúng. Cuối cùng, họ phát hiện ra rằng ở nồng độ cao hơn, các
hạt cản trở khả năng xoay của nhau nhưng vẫn di chuyển được, hình thành một
trạng thái thủy tinh lỏng.
“Ở một mật độ nhất định, chuyển
động định hướng bị đóng băng trong khi đó chuyển động tịnh tiến vẫn không đổi,
dẫn tới trạng thái thủy tinh lỏng mà ở đó các hạt co cụm để hình thành các cấu
trúc cục bộ có hướng tương tự nhau”, tác giả dẫn đầu nghiên cứu Andreas Zumbusch
cho biết.
Nhóm cho hay, hành vi quan sát
được đến từ 2 sự chuyển dịch thủy tinh cạnh tranh tương tác với nhau. Thủy tinh
lỏng đã được dự đoán hàng thập kỷ nay và quan sát mới gợi ý rằng các quá trình
tương tự có thể vẫn đang hoạt động trong các hệ thống hình thành thủy tinh
khác.
“Điều này cực kỳ thú vị từ quan
điểm lý thuyết. Các thí nghiệm của chúng tôi cung cấp một dạng bằng chứng cho sự
ảnh hưởng lẫn nhau giữa giao động tới hạn và hãm thủy tinh mà cộng đồng khoa học
vẫn tìm kiếm lâu nay”, tác giả cao cấp của nghiên cứu Matthias Fuchs chia sẻ.
HA (Đại học Konstanz)