Glas maak je gewoonlijk via stolling, waarbij je een vloeistof afkoelt tot deze niet meer beweegt. Bij een temperatuur lager dan de glasovergangstemperatuur kan de dichtheid van glas nooit hoger zijn dan de dichtheid van de bijbehorende onderkoelde vloeistof-toestand, anders vindt kristalvorming plaats.

Het Amerikaanse onderzoek toont het bestaan van dunne films aan van N,N′-bis(3-methylfenyl)-N,N′-difenylbenzidine met een dichtheid die 3,5% hoger is dan de bijhorende SCL dichtheid. De onderzoekers vonden een nieuwe fase, die ze een high-density supercooled liquid (HD-SCL) fase noemen. De fase ontstaat via een vloeistof-vloeistof-faseovergang bij een temperatuur van ongeveer 35 K onder de normale glasovergangstemperatuur.

De onderzoekers ontdekten de fase in zeer dunne lagen van 25 tot 55 nm die ze via vapor deposition maakten. Dunne films in de normale SCL toestand hebben verhoogde mobiliteit aan het oppervlak, waardoor de vapor deposited films over kinetische barrières voor relaxatie heen kunnen en zo in de HD-SCL toestand terechtkomen. De nieuwe toestand is alleen gunstig in dunne films – bij lagen dikker dan 60 nm transformeert hij weer naar de SCL-toestand. De onderzoekers hopen dat deze nieuwe fundamentele kennis tot meer toepassingen leidt en hen in staat stelt om dunnefilmglas met verbeterde eigenschappen te ontwerpen.

Jin, Y. et al. (2021) PNAS 118(31) doi.org/10.1073/pnas.2100738118