ناهموار کردن سطح ذرات در یک سیستم کلوئیدی می تواند انتقال آن به حالت شیشه ای را تسهیل کند.

برای پژوهشگرانی که انتقال شیشه ای (glass transition) را مطالعه می کنند، سوسپانسیون کلوئیدی قرار گرفته بین دو تیغه میکروسکوپ، یک مدل سیستم مناسب و به راحتی قابل مشاهده را فراهم می کند. پژوهش جدید با تمرکز بر کره های کلوئیدی حاکی از آن است که بافتِ (texture) سطح ذرات نقش مهمی در دینامیک تشکیل شیشه دارند. اکنون ژیان لیانگ Jian Liang و همکارانش از دانشگاه سوچو در چین اثر بافت را وقتی ذرات کلوئیدی بیضی گون باشند، مطالعه کرده اند[1] . آنها دریافته اند که ناهموار (زِبر) کردن سطوح بیضی گون ها، انتقال شیشه ای را تسهیل کرده و موجب می شود از روی یک حالت میانی که وقتی بیضی گون ها هموار هستند مشاهده می شود، بپرد.

ذرات بیضی گون محبوس در یک تک لایه، دو درجه آزادی حرکتی در صفحه دارند: دورانی و انتقالی. وقتی یک سوسپانسیون از ذرات بیضی گون هموار به انتقال شیشه ای نزدیک می شود -مثلا به دلیل افزایش چگالی انباشت- آزادی دورانی اولین موردی است که از بین می رود. در این "شیشه جهت گیری شده"، ذرات متراکم انباشته شده دیگر نمی توانند بچرخند، اما همچنان می توانند بلغزند و خوشه هایی با جهت گیری مشترک تشکیل دهند. فقط زمانیکه چگالی انباشت باز هم افزایش یابد، این حرکت انتقالی متوقف شده و انتقال شیشه ای کامل می شود.

لیانگ و همکارانش این انتقال دو مرحله ای را با استفاده از یک محلول از بیضی گون هایی به قطر 2 میکرومتر باز تولید کردند. سپس آنها آزمایش را وقتی که به هر بیضی گون یک پوشش ناهموار داده شده بود تکرار کردند. این بار، حرکت دورانی و انتقالی به طور همزمان متوقف شد. شبیه سازی ها حاکی از آن بود که سطوح ناهموار موجب می شوند این دو نوع حرکت با هم جفت (coupled) شوند. انتقال دیگر نمی تواند بدون چرخش اتفاق بیفتد و چون چرخش می ایستد، انتقال هم متوقف می شود.

این پژوهش، رویکردی نوین برای دستکاری انتقال در سیستم های کلوئیدی فراهم می کند. به گفته پژوهشگران، تغییر دادن زبری سطح می تواند مسیرهایی برای طراحی مواد با ویژگی های مناسب ارائه دهد.

1. J. Liang et al., “Glass transition in monolayers of rough colloidal ellipsoids,” Phys. Rev. Lett. 134, 038202 (2025).

منبع:

Bumpy Particles Take One Step to Become Glass

ترجمه خبر : بهناز ساربانها