玻璃态的材料在我们生活中无处不在多年来为人类做出了贡献

玻璃态的材料在我们生活中无处不在，多年来为人类做出了贡献。如今，它们在包括光纤在内的各种技术中扮演着至关重要的角色。尽管我们认为玻璃是高度稳定的，但它有时会结晶，从而导致透明性和各向同性丧失，这是玻璃的基本特性，这在工业应用中一直是一个重大问题。几乎没有分子运动的固态结晶发生的原因一直是一个很大的谜。它的理解可能有助于防止或优化过深冷却时的晶体生长。

在最近发表在《自然材料》上的一项研究中，东京大学工业科学研究所，复旦大学，北京大学的研究人员以及合作机构对深过冷条件下的快速晶体生长进行了实验和计算研究。他们的工作为超低温下晶体快速生长的机理提供了关键的见识，通过提高玻璃稳定性或生产高质量的晶体，为许多技术应用做出了贡献。

“玻璃中的晶体生长是一个复杂的，已存在数十年的问题。前体结构如何克服液相中的无序现象以排列成晶体仍是有争议的，”共同资深作者彭Tan说。

模拟和实验揭示了快速晶体生长的关键是过冷液体中的固液界面既浓又粗糙。有序岛与周围无序液体之间的大接触面积有助于打破无序状态并促进晶体的快速生长。

“另一项关键结果是，无序状态在机械上固有地不稳定，从而导致晶体生长的多米诺骨样链反应，”共同资深作者田中肇(Hajime Tanaka)解释说。“这是由于新形成的晶体的不完全有序区域重新排序的能力所致，因此可以防止无序累积。”

研究人员如何利用这些知识?一个人可以通过增强过冷液体的能力来发展晶体，以形成前驱体结构并根据次优化顺序重新排列自身。田中(Tanaka)，谭(Tan)，徐(Xu)及其同事对研究人员将利用这些见解感到乐观，以找出哪种材料具有增强玻璃稳定性或高质量晶体形成的必要性能。随着进一步的发展，超稳定玻璃和近乎完美的晶体有了明确的应用。

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