Forståelse for, hvordan elektroner bliver til glas

Forskere ved Tohoku University har fået ny indsigt i de elektroniske processer, der styrer omdannelsen af ​​væsker til en fast krystallinsk eller glasagtig tilstand.

Nogle væskers evne til at gå over i glas er blevet udnyttet siden oldtiden. Men mange grundlæggende aspekter af denne overgangsfase er langt fra forstået. Bedre forståelse kunne anspore udviklingen af ​​nye produkter såsom dvd'er eller Blu-Ray-diske, der gemmer data ved at ændre deres stoftilstand fra den ene til den anden, og af nye glasmaterialer.

Et multiinstitutionelt japansk team ledet af Kenichiro Hashimoto fra Tohoku University's Institute for Materials Research sammenlignede molekylær dynamik i glasdannelse i konventionelle væsker, såsom glukose, til et organisk metalmateriale indeholdende 'frustrerede' elektroner. Disse elektroner, ansvarlig for at lede elektriske strømme, ikke er i stand til at nå deres laveste energitilstand på grund af deres geometriske arrangement på materialets krystalgitter.

Langsom afkøling af konventionelle glasdannende væsker får deres atomer til at organisere sig i regelmæssige arrangementer, fremstilling af et krystalliseret materiale. Da forskerne langsomt afkølede det organiske metal, de testede, dets frustrerede elektroner blev på samme måde organiseret i et regelmæssigt mønster og krystalliseret. Imidlertid, når materialet blev afkølet hurtigere, krystallisering blev undgået, og materialets frustrerede elektroner reorganiserede, bliver til glas på en måde, der ligner konventionelle glasdannende væsker.

Resultaterne fremhæver den universelle karakter af væske-til-glas-overgangsfasen. Forskerne mener, at deres organiske metal giver en bekvem testplatform til at studere de grundlæggende egenskaber ved væske-til-glas-overgangen.