5个方向都对称的20面体不能形成规则的3D晶体格点

　　据英国《新科学家》杂志报道，虽然玻璃显然不是液体，而是感觉像是固体，但其分子不能完全取代液体的无序状态排列成规则的3D格点。玻璃为何有这样的双重特性一直是一个不解之谜。如今科学家表示他们发现了玻璃是如何具备这种与众不同的特性的。此研究发表在最新出版的《自然-材料为学》杂志上。此研究将有利于开发能最佳结合金属和玻璃特性的新材料。

　　一支国际小组利用直径仅2微米的塑胶粒子包裹着凝胶，模拟玻璃冷却时的情况。此研究小组成员、英国布里斯托尔大学的帕特里克·罗亚尔表示，这些粒子的行为和玻璃中的分子一样，但比玻璃分子大得多，因此可以在显微镜下清楚地看到。

　　为了模拟此凝胶中的温度变化，罗亚尔的小组逐渐增加第二种聚合体，最终此凝胶可以像玻璃似的能折叠起来。利用共焦显微镜可以看到此凝胶的3D结构。研究人员发现这些粒子紧紧团结起来，形成了5个方向都对称的20面体。

　　此几何结构不能打孔，也不能镶嵌形成规则的固体3D格点。这意味着它们不能随意移动，因为它们较原始的粒子更大一些。罗亚尔认为真玻璃的分子具有同样的20面体的结构，使其不能结晶成固体，但也不足以具备像液体那样自由流动的特性。

　　50年前科学家就假定玻璃特性源于这种20面体的结构，但这是首次在实验室通过实验过程来证实它。“很久以来，没有人真正展示过玻璃的结构，”罗亚尔说，“但我们已经能展示出玻璃结构如何不同于液体。”

　　由此可以制造20面体的结构构成的金属，当它们冷却时就能形成一种新型的“金属玻璃”材料。它没有金属那样规则的晶体结构，因此，此新材料能弥补金属的缺点，可以应用到耐高压的装备中，如飞机机翼。