Почему стекло ведёт себя как жидкость: физик объяснил загадку

Теоретический физик Корентин Лодичина из Технологического университета Эйндховена представил новое объяснение того, почему материалы при быстром охлаждении переходят в стеклообразное состояние. В этом состоянии вещество ведёт себя как твёрдое тело, но его внутренняя структура остаётся неупорядоченной, как у жидкости. Учёный сравнивает это с битым стеклом: молекулы не образуют кристаллическую решётку, а застывают в хаотичном порядке. Об этом пишет издание Phys.org.

Лодичина и его коллеги из группы Soft Matter & Biological Physics изучали, как меняется вязкость жидкости при охлаждении. Оказалось, что вблизи точки стеклования вязкость растёт гораздо быстрее, чем предсказывают старые теории, при этом структура материала почти не меняется. Чтобы понять механизм, физики использовали компьютерные модели, в которых реальные жидкости заменялись системой идеально сферических частиц.

В ходе моделирования, выполненного на суперкомпьютере TU/e, Лодичина обнаружил, что частицы в переохлаждённой жидкости движутся неравномерно: одни почти неподвижны, другие образуют группы, перемещающиеся вместе. При охлаждении эти кластеры сначала растут, но ниже определённой температуры начинают уменьшаться. Это противоречит прежним теориям, предсказывавшим бесконечный рост кластеров и резкий переход.

По словам учёного, кластеры сами ограничивают свой рост, что объясняет отсутствие резкого перехода в экспериментах. После включения этого механизма обратной связи в уравнения теоретические предсказания почти идеально совпали с результатами симуляций. Исследование опубликовано в диссертации Лодичины «Простые флуктуации в простых жидкостях» (2026).

Физик отмечает, что аналогичные процессы могут происходить в клетках опухолей, которые способны «застревать» и затем снова начинать движение, а также в компьютерных науках и машинном обучении. Это делает фундаментальное понимание стеклования важным для разных областей.