Жидкость может перейти в стеклообразное состояние не только при охлаждении, но и под высоким давлением. Это показали физики из МФТИ, НИУ ВШЭ и ОИВТ РАН на примере 1-метилнафталина, сообщает пресс-служба МФТИ. Их работа моделирует поведение материалов в экстремальных условиях.
Исследователи использовали молекулярно-динамические расчёты, чтобы изучить поведение жидкости при сжатии. Они создали вычислительные ячейки из 512 молекул и меняли давление, отслеживая ключевые параметры: вязкость, диффузию и энтропию. Результаты выявили динамический переход, при котором вязкость сверхэкспоненциально растёт, а движение молекул разделяется на поступательное и вращательное. Моделирование определило давление в 3500 атмосфер, после которого система ведёт себя как переохлаждённая жидкость на пути к аморфному твёрдому состоянию.
«Мы хотели разобраться, как жидкости превращаются в стекло, если не охлаждать их, а сильно сжимать. Хотя теория стеклования при охлаждении довольно хорошо проработана, теория стеклования под высоким давлением развита слабо. При этом в технике — в дизельных двигателях, мощных редукторах или подшипниках — давление может достигать тысяч атмосфер, и там теоретически тоже может происходить стеклование, что влияет на свойства смазок и промышленных жидкостей», — рассказал Николай Кондратюк, исполнительный директор Центра вычислительной физики МФТИ.
Витрификация — это переход жидкости в стеклообразное состояние. Большинство исследований посвящено этому процессу при снижении температуры. Работа российских учёных детально изучает альтернативный механизм — под давлением. Предложенный метод с точным описанием межатомных взаимодействий подходит для многих жидкостей. Открытый структурный параметр — парная энтропия — может стать универсальным критерием для определения перехода в переохлаждённое состояние. Это перспективно для проектирования смазочных материалов для высоконагруженных узлов трения в промышленности.
Это уже не первое громкое открытие в науке за последнее время. Как сообщала интернет-газета «ЖУК», учёный из НИУ ВШЭ и ИППИ РАН совершил концептуальный прорыв в теории уравнений. Он вывел универсальную формулу для решения дифференциальных уравнений, которые более 190 лет считались нерешаемыми аналитическим путем.