Mechanismen der Kristallisation und Glasbildung von Flüssigkeiten erforscht Von Glas zum Kristall - scinexx | Das Wissensmagazin
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Mechanismen der Kristallisation und Glasbildung von Flüssigkeiten erforscht

Von Glas zum Kristall

Wenn Flüssigkeiten unter ihren Gefrierpunkt abkühlen, werden sie zu Eis, sie kristallisieren. Doch manchmal führt Abkühlung nicht zu geordneten Kristallen, sondern zu einer ungeordnetem erstarrten Masse: Glas. Aber warum? Das haben jetzt Wissenschaftler untersucht und berichten darüber in der Zeitschrift Nature Physics.

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Hiroshi Shintani und Hajime Tanaka von der Universität von Tokyo näherten sich der Frage über ein einfaches Modell an, das beschreibt, wie sich die Moleküle einer Flüssigkeit von Natur aus zum geordneten kristallinen Zustand umlagern. Von diesem Punkt ausgehend beeinflussten sie die Einflussfaktoren dieses Modells so lange, bis sie einen gefunden hatten, der die Bildung von ungeordneten Clustern von fünfseitigen Kristallen förderte.

Als Resultat erhielten die Forscher ein einfaches zweidimensionales Modell, das die Verbindung und Übergänge zwischen der Verglasung und der Kristallisation zeigt: Das molekulare System kann eine Flüssigkeit stufenlos vom reinen Kristall zu einem plastischen Kristall, zu einer Schmelze oder einem Glas mit kristallinen Clustern bringen.

Die Wissenschaftler konnten zudem zeigen, dass die Flüssigkeit in einem dynamischen System natürlicherweise beide Strukturen, Glas und Kristall, formt. Beide stehen offenbar in einer Art Wettbewerb, bei der die stärkere Ausprägung der einen Struktur die andere hemmt. Diese Hemmung kann daher als Kontrollfaktor genutzt werden, um den Grad der Kristallisation zu beeinflussen.

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(Nature Physics, 22.02.2006 – NPO)

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