ガラスは液体なのか固体なのか

アゴラ編集部

よく古い洋館などへ行くと、建造当時のガラス窓が歪んだ状態ではまっていたりします。観光地などでガラス細工を自分でやったことのある人ならわかると思いますが、ガラスというのは高温では柔らかい。粘性のある物体で冷やされるにつれて固化し、ガラス板やコップなどになります。


また、古いガラス窓は時間の経過とともに重力によって下のほうが厚くなる、という話もよく聞きます。固化したガラスも長い年月のスパンでみれば粘性のある液体のようなもの、というわけです。固体、というのは、ある物質を構成する分子が規則正しく配列されて動かない状態らしい。しかし、ガラスの分子は静止せずにゆっくりとですが動いているそうです。

ところが表題のリリースによれば、京都大学の山本量一教授らはガラスが「固体」であることを証明することに成功した、と書いています。この研究では、コンピュータシミュレーションと情報理論を組み合わせ、ガラス状態の物質が低温で高密度になれば、固体の性質を持つ領域が増え、その部分の分子が正二十面体などの構造になっていることを発見したそうです。

固体状態とはいったい何か、液体ではないことに何か意味があるのか、という部分で批判も出ているようですが、水では液体と固体が、つまり水と氷が混ざり合ったスラリーアイスというシャーベット状の状態になったりします。一種のお粥状態であり、この物質が果たして液体なのか固体なのかは悩ましいことでしょう。いずれにせよ、ガラスが固体である、と証明されれば、建材や用材などの分野で影響があるのかもしれません。

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今回の研究で発見されたガラスが固体と証明する分子構造の正二十面体。1952年、Charles Frank卿(ブリストル大学HH Wills 物理学研究所)により安定構造として予見された。正3角形20枚で構成される多面体で、3次元空間では最大の面数を持つ正多面体とされる。京都大学リリースより。

京都大学・研究成果
ガラスは本当に固体か? -コンピュータシミュレーションと情報理論による予測-


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アゴラ編集部:石田 雅彦