Çılgın fizik: Bilim adamları sıvı olmayan sıvı yaratmaya çalışıyorlar

Sıcaklığı çok düşürerek birçok malzeme katı kristal haline gelir. En azından geleneksel fizik teorilerinin öngördüğü şey budur. Bununla birlikte, iki bilim insanı sıvı durumuna rağmen katı bir kristalden daha kararlı oldukları ortaya çıkan bir sıvı bulduğuna inandıkları için kuralın istisnaları olabilir.

Nature Physics dergisinde ayrıntılı olarak verilen deney, bu meraklı sıvının tamamen hesaplamalı bir modelini sundu, ancak kristal oluşumu sürecine dair bazı yeni bilgiler sunabilir, aynı zamanda oluşmalarını veya başka şekilde oluşmalarını önleyebilir. kesin bir şekle sahip değiller.

Sıvı olmayan bir sıvı nasıl yapılır?

Bu tuhaf materyali inşa etmek için, bilim adamları küçük asılı parçacıkları olan bir sıvı olan kolloid denemeye başladılar. Klasik bir kolloid örneği, pratikte su ile oluşturulmuş olmasına rağmen, karışımda yüzen sayısız yağ ve protein parçacıkları nedeniyle renk, tat ve tutarlılığı değiştiren süttür.

Ancak, süt donuyor. Bununla birlikte, eğer bir kolloidin molekülleri özel olarak düzenlenmişse, kristalleşme meydana gelmez ve materyal, bir sıvının moleküler yapısına sahip olan stabil, katı görünümlü bir şekil alır.

Hesaplamalı bir modelde dört bağlı molekülleri kullanan bilim adamları bu bağların katı olması durumunda kristalleşmenin hızlı bir şekilde gerçekleştiğini fark ettiler. Esnendiğinde, bağlar dağınık kalır ve granül kümeler oluşturur. Sıcaklık düşmeye devam ederse, malzeme bir tür amorf katı oluşturan düzensiz molekülleri olan bir cam haline gelir.

Esnek moleküller

Temel olarak, esnek bağlara sahip olan moleküller, sıvının soğudukça rekabet ettiği iki kuvvet nedeniyle bu şekilde davranır: bir sistemin ne kadar darmadağın olduğunu ölçen enerji ve entropi. Sıvılarda, moleküller rastgele düzenlenir, kristallerde ise belirli kalıplara ayrılırlar.

Sıcaklık düştüğünde moleküller daha az ve daha az enerji kullanacak şekilde organize olmaya başlar. Böylece su donunca entropi azalır. Ancak esnek bağlara sahip kolloid moleküllerinin birbirleriyle bağlantı kurma yolları vardır, dört ila dört grup halinde gruplanma olasılığı vardır ve yine de düzensiz bir yapı oluştururlar.

Sonuç, katı gibi davranan bir sıvıdır. Her şey bir bilgisayarda yapıldığı halde, Roma'daki Sapienza Üniversitesi'nden bilim adamları Frank Smallenburg, yazılımın gerçek sistemleri tanımladığını ve bazı polimerleri ve hatta DNA'yı bunu yapabilen moleküller olarak gösterdiğini söylüyor. Araştırmanın bir sonraki adımı gerçek malzemelerle deneme yapmak olacaktır.