Сотрудники химического факультета МГУ разобрались, как установление термодинамического и статистического равновесия влияет на стеклование в аморфных веществах. Исследование было опубликовано в журнале Physica B: Condensed Matter.
Для аморфных веществ (веществ, не имеющих кристаллической решетки) характерен процесс витрификации, то есть стеклования. При понижении температуры такие вещества переходят из жидкого в стеклообразное состояние, то есть затвердевают без образования кристаллической структуры. Стабильно-аморфные вещества не имеют определенной точки плавления: при повышении температуры они постепенно размягчаются, и, когда их температура превышает температуру стеклования, вещества переходят в жидкое состояние.
Когда температура, давление, объем и другие макроскопические величины физической системы остаются неизменными во времени при условиях изолированности от окружающей среды, вещество достигает состояния термодинамического равновесия. При статистическом равновесии состояние физических величин также не зависит от времени. Становление этих форм равновесия в физической системе называется релаксацией.
«Вклад авторов из МГУ состоит в выводе формул для вычисления температуры стеклования на основе модели разорванных химических связей, названных в конденсированном веществе конфигуронами», — рассказал доктор физико-математических наук, сотрудник кафедры радиохимии химического факультета МГУ Михаил Ожован.
В ходе работы был представлен краткий обзор релаксационных теорий перехода в стеклообразное состояние. Основное внимание уделено современным аспектам уравнения перехода жидкости в стекло. В результате было получено уравнение для температурной зависимости вязкости стеклообразующих жидкостей в широком температурном диапазоне, включая область перехода жидкости в стекло и область более высоких температур.
Исследование также преследовало цель изучить долговременную устойчивость стеклофазы. «Эти вопросы будут дополнительно рассмотрены на семинаре в Международном центре теоретической физики в Италии», — заключил ученый.
Работа проводилась совместно с Бурятским государственным университетом в Улан-Удэ, Институтом физического материаловедения Сибирского отделения РАН и Имперским колледжем Лондона.