Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики изучили способность жидкости переходить в стеклообразное состояние под действием давления
Ученые из МФТИ, НИУ ВШЭ и ОИВТ РАН показали, что жидкость может перейти в стеклообразное состояние под действием давления. Эта работа не только раскрывает механизм перехода, заполняя пробелы в фундаментальных вопросах физики, но и предлагает подход, с высокой точностью моделирующий поведение материалов в экстремальных условиях.
Витрификация (стеклование) вещества — это переход жидкости в стеклообразное (аморфное) твердое состояние. Этот процесс может происходить как за счет температурных изменений, так и под высоким давлением. Большинство исследований посвящено переходу при снижении температуры. Физики из МФТИ с коллегами в своей работе подробно изучили второй механизм перехода — за счет повышения давления — на примере 1-метилнафталина, углеводородной жидкости. Результаты опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
«Мы хотели разобраться, как жидкости превращаются в стекло, если не охлаждать их, а сильно сжимать. Хотя теория стеклования при охлаждении довольно хорошо проработана, теория стеклования под высоким давлением развита слабо. При этом в технике — в дизельных двигателях, мощных редукторах или подшипниках — давление может достигать тысяч атмосфер, и там теоретически тоже может происходить стеклование, что влияет на свойства смазок и промышленных жидкостей», — рассказал Николай Кондратюк, исполнительный директор Центра вычислительной физики МФТИ.
Ученые использовали молекулярно-динамические расчеты поведения жидкости в процессе сжатия при постоянной температуре. Они создали вычислительные ячейки из 512 молекул и меняли давление. После чего рассчитали ключевые характеристики жидкости: вязкость, диффузию, релаксационные времена и энтропию. Результаты показали, что в этом веществе происходит динамический переход, сопровождающийся увеличением вязкости сверхэкспоненциально. Исследователи обнаружили, что движение молекул разделяется на виды. Поэтому поступательная диффузия замедляется одним образом, а вращательная — другим. Эта разница поведений — основная характеристика приближения состояния жидкости к стеклованию. Моделирование дало значение давления (3500 атмосфер), при котором система начинает вести себя как переохлажденная жидкость на пути к аморфному состоянию.
«Основная сложность — обеспечить точность и стабильность расчетов в экстремальных условиях. При высоком сжатии малейшая неточность в описании сил взаимодействия между молекулами приводит к большим ошибкам в результатах. Нам пришлось тщательно проверять и валидировать нашу молекулярную модель, сверяя ее с имеющимися экспериментальными данными при более низких давлениях. Кроме того, процессы в переохлажденной жидкости протекают очень медленно, поэтому для получения надежных данных потребовались длительные и ресурсоемкие расчеты», — дополнил Борис Никитюк, младший научный сотрудник Центра вычислительной физики МФТИ, аспирант второго года кафедры вычислительной физики конденсированного состояния и живых систем МФТИ.
Метод молекулярной динамики с точным описанием межатомного взаимодействия, предложенный исследователями, подходит для многих жидкостей. Ученые обнаружили структурный параметр — парную энтропию, которую оказалось возможно использовать в качестве универсального критерия для определения перехода в переохлажденное состояние перед стеклованием. Такой подход можно применять для скрининга и исследования молекулярных жидкостей (смазок, полимеров и растворителей) в поисках условий стеклования под давлением без сложных экспериментов.
Эта модель перспективна для проектирования эффективных и надежных смазочных материалов для высоконагруженных узлов трения (шестерен, подшипников) в транспортной промышленности. Она позволит понять, при каких давлениях начинаются нежелательные явления, связанные с резким ростом вязкости и потерей текучести. Это поможет не только создавать смазочные жидкости с необходимыми характеристиками и точно предсказывать их поведение.
«Мы планируем расширить круг изучаемых веществ, чтобы проверить универсальность найденных закономерностей, включая парную энтропию. Также интересно исследовать, как меняются непосредственно структурные свойства жидкости в окрестности этого перехода, и провести более детальный анализ возникающих динамических неоднородностей. В перспективе это позволит создать более полную теоретическую картину стеклования под давлением и, возможно, предложить практические рекомендации для химиков, разрабатывающих новые материалы», — прокомментировал Василий Писарев, доцент кафедры вычислительной физики конденсированного состояния и живых систем МФТИ, ведущий научный сотрудник международной лаборатории суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализа НИУ ВШЭ, заведующий лабораторией №14.2 теории конденсированного состояния в ОИВТ РАН.
Telegram 
Дзен 
VK За право называть себя родиной легендарных скрипок Страдивари долгие годы спорили несколько европейских стран. Исследователи из Швейцарии, Франции, Словении заявляли, что именно их леса послужили материалом для инструментов с неповторимым звучанием. Теперь история получила новый поворот. Международная команда изучила годичные кольца почти на 300 скрипках итальянского мастера и выяснила, в каком конкретно места Страдивари брал материал для своих лучших творений.
Исследователи из Пенсильванского университета напрямую зафиксировали и измерили коронные разряды на листьях деревьев во время прохождения грозового фронта. Ученые выяснили, что под воздействием сильного электрического поля кроны деревьев покрываются тысячами невидимых искр, которые работают как природный ионизатор и очищают атмосферу.
Канадские и китайские исследователи обнаружили множественные следы зубов хищников на костях диадектидов — первых крупных травоядных, обитавших на суше в раннем пермском периоде. Это самое древнее физическое доказательство поедания высшими наземными хищниками их массивной растительноядной добычи.
В ноябре 2025 года при взлете российской ракеты с Байконура к МКС с существенной высоты упала кабина обслуживания 8У216. Поскольку в 2010-х годах из экономии средств у нас отказались от дублирования стартовых площадок, это создало ситуацию временной невозможности пилотируемых полетов. Теперь, всего через три месяца после происшествия, «Роскосмос» смог решить проблему, поставив запасную кабину обслуживания, найденную на складах Минобороны. Весенние пуски к МКС, запланированные ранее, теперь имеют шансы пройти в срок.
В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
Разное отношение домашних животных к хозяевам давно стало предметом споров, обсуждений и шуток. Ученые из Венгрии показали, что собаки демонстрируют по отношению к человеку уровень альтруизма, сходный с детским, тогда как кошки ищут в партнерстве с человеком прежде всего свою выгоду.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
В ноябре 2025 года при взлете российской ракеты с Байконура к МКС с существенной высоты упала кабина обслуживания 8У216. Поскольку в 2010-х годах из экономии средств у нас отказались от дублирования стартовых площадок, это создало ситуацию временной невозможности пилотируемых полетов. Теперь, всего через три месяца после происшествия, «Роскосмос» смог решить проблему, поставив запасную кабину обслуживания, найденную на складах Минобороны. Весенние пуски к МКС, запланированные ранее, теперь имеют шансы пройти в срок.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно