Луда физика: Научници проучавају стварање неликвидне течности

Спуштањем температуре превише, многи материјали постају чврсти кристал. Барем тако предвиђају теорије традиционалне физике. Међутим, правило можда има изузетака, јер два научника верују да су пронашли течност која се, упркос стању течности, покаже стабилнијом од чврстог кристала.

Експеримент, детаљан у часопису Натуре Пхисицс, представио је чисто рачунски модел ове знатижељне течности, али може понудити неке нове увиде у процес стварања кристала, као и спречити их да настану или на неки други начин изазову да се формирају. немају дефинисан облик.

Како направити течност која није течна?

Да би изградили овај бизарни материјал, научници су почели експериментирати са колоидом, течношћу која има мале суспендоване честице. Класичан пример колоида је млеко које је, иако га практично гради вода, променило боју, укус и конзистенцију због бројних честица масти и протеина које лебде у мешавини.

Међутим, млеко замрзава. Међутим, ако су молекули колоида посебно организовани, не долази до кристализације и материјал поприма стабилан, чврст изглед облика који има молекуларну структуру течности.

Користећи молекуле са четири везе у рачунском моделу, научници су схватили да се кристализација брзо дешава ако су те везе круте. Када се савијеју, везе остају стегнуте и стварају зрнате накупине. Ако температура настави да пада, материјал постаје стакло са неуређеним молекулама који формирају неку врсту аморфне чврсте материје.

Флексибилни молекули

У основи, молекули са флексибилним везама се понашају на тај начин због две силе која се такмичи у течности док се хлади: енергија и ентропија, што је мерило колико закрчен систем изгледа. У течностима су молекули распоређени насумично, док су у кристалима груписани у одређене обрасце.

Када падне температура, молекули се почињу организовати тако да троше мање и мање енергије. Стога се ентропија смањује када вода замрзне. Али колоидни молекули са флексибилним везама имају и друге начине међусобног повезивања, што је много вероватније да се групишу четири до четири, а опет формирају неуредну структуру.

Резултат је течност која се понаша као чврста супстанца. И док је све урађено на рачунару, научници Франк Смалленбург са Универзитета Сапиенза у Риму кажу да софтвер описује стварне системе и наводи неке полимере, па чак и ДНК као молекуле који то могу учинити. Следећи корак истраживања биће експериментирање са правим материјалима.