研究人员认为，借助气相沉积技术，能够制造出致密、稳定的薄膜玻璃。
近日，美国宾夕法尼亚大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》中阐述了一种新型薄膜液体，它可以形成高密度玻璃。这种致密、稳定的玻璃材料，将为工程师设计新设备搭建更好的框架。
当液体被冷却至足够低温时，会凝固形成玻璃。玻璃的结构具有液相特征，但它的性质又更接近于晶体。纳米级薄膜玻璃广泛应用于OLED显示器和光纤等领域，然而，当这类玻璃被制成薄膜时，即使是在低温环境中，它们的行为也更接近液体，由此获得的材料容易形成液滴或结晶，影响性能。
为了制造出性能更好的薄膜玻璃，研究人员引入了气相沉积技术。在气相沉积工艺中，材料由气体直接转化成固体。虽然这种技术能制造出较高密度的大块玻璃，但很多人认为，玻璃仍然具有液体性质，有可能导致不稳定，甚至降解。
Zahra Fakhraai团队的实验结果显示，事实并非如此。团队成员Yi Jin花费了几年时间进行了详尽的实验，包括改变玻璃基板、性能和沉积速率等。研究人员惊讶地发现，使用气相沉积技术可以获得一种不同类型的液体，它在受热后发生相变，变成典型的块状液体。Fakhraai说：“这两种液体的结构是不同的。它们的关系与石墨烯和钻石的关系非常相似。虽然两种物质都是由碳元素构成的固体，但形式却大相径庭。我们在薄膜玻璃中发现了很多有趣的性质。”
利用气相沉积技术，研究人员能够制造出密度堪比晶体的薄膜玻璃。为了证实他们的新发现，研究人员使用布鲁克海文国家实验室的设备，获取了有关单个分子排列方式的详细结构信息。结果显示，他们发现的不仅仅是一种晶体，而是玻璃中一种全新的相态。此外，研究人员还假设，这种独特的相与玻璃的几何结构有关，这意味着新发现可能也会对其他材料的制造产生影响。
Fakhraai团队已经在开展后续研究，以进一步了解诱导这种独特相变的关键因素。Fakhraai表示，他们必须推动薄膜玻璃的理论研究，进而为开发新材料提供预测平台。她说：“要包装莫德纳或辉瑞的疫苗，你需要一个在低温下不易碎的封装杯。如果我们能更好地掌握这种制造技术，将会有力推动大块玻璃材料的工程设计与应用。”
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编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：0027-8424
原文链接：https://phys.org/news/2021-07-thin-film-glass-liquid-phase.html
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