アモルファスソリッドとは

アモルファス固体は、その分子が格子状または結晶構造に配置されていない材料です。 アモルファスの固体は比較的まれであり、世界の固体のわずか10％を占めています。 アモルファス固体の最もよく知られた例はガラスであり、実際、これらの固体は一般にガラスと呼ばれることもあります。

物質を構成する分子の動きの度合いが異なるため、物質の3つの状態（固体、液体、気体）が発生します。 気体中の分子と原子は、分子が弱く結合しているために広がり、広範囲に動きます。 液体の移動範囲はより制限されていますが、それらの分子はそれらの範囲内で自由に動き、位置を変えます。 この自由は、液体に永続的な形状の欠如を与えるものです。

一方、固体中の分子は、実際の動きの自由なしに結合されます。 しかし、分子はまだシフトし、結合で振動しています。 振動運動は、固体の加熱を可能にするものです。 分子が結合で速く振れるほど、オブジェクトはより熱くなります。

世界の固体の90パーセントを構成する結晶性固体では、分子は規則正しいパターンで結合されています。 この順序付けられたパターンは、構造全体にわたって正確に繰り返され、分子の格子を作成します。 逆に、無定形の固体は、メイクアップの小さな部分に対して繰り返しパターンを持っていることがありますが、その全体ではありません。

アモルファス固体は、自然に作られても人工的に作られてもよい。 落雷は、自然にガラスがその打撃点で形成される原因になります。 ただし、市販のガラスは人工であり、雷と同じ条件を作り出すプロセスを使用しますが、制御された環境にあります。 ガラスに加えて、最も広く使用されているアモルファス固体の1つはプラスチックです。 プラスチックは、ポリマー、意図的に連鎖した分子の長いストリングから作られています。

さらに、非晶質固体は結晶性固体から作ることができます。 たとえば、ガラスは結晶質の固体である石英砂でできています。 砂は極端な温度に加熱され、効果的にそれを溶かしてから、急速に冷却または過冷却されるため、分子は格子状に戻る時間を持ちません。 この過冷却により、誰かが液体のスナップショットを撮った場合と同様のガラスの分子配列が得られます。

アモルファス固体の構造は液体に似ているため、過冷却液体と呼ばれることもあります。 この類似性は、ガラスが実際にゆっくりと動く液体であるという神話が発展した理由でもあります。 さらに、結晶性固体とは異なり、アモルファス固体は熱にさらされてもすぐには液化せず、代わりにますます柔らかくなります。