Neuer Materialzustand: Forscher haben eine neue Art von Glas entdeckt, die sich aus langen Ringmolekülen zusammensetzt. Wenn die Wissenschaftler Teile der Ringe beweglicher machten, wickelten diese sich stärker ineinander und bildeten ein starres Glas. Dieses sogenannte aktive topologische Glas ist schon länger theoretisch vorhergesagt. Wie die Forscher im Fachjournal „Nature Communications“ berichten, ist es das erste Mal, dass dieser Zustand beobachtet wurde.
Glas ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Als Quarzglas kommt es in Fensterscheiben, Linsen oder Glasflaschen vor. Umso erstaunlicher scheint es, dass der Glaszustand zu den physikalischen Phänomenen gehört, die auch heute noch teilweise mehr Fragen aufwerfen als beantworten. Die Ursache für die ungewöhnlichen Eigenschaften des Materials ist sein amorpher Zustand: Seine molekularen Bausteine bilden kein geordnetes Kristallgitter, sondern sind vollkommen ungeordnet.
Glas auch aus ringförmigen Komponenten?
Herstellen lassen sich solche amorphen Strukturen durch das rapide Abkühlen einer Schmelze. Dadurch erstarren die molekularen Komponenten in einem ungeordneten Muster und werden fest und formbeständig – mit wenigen Ausnahmen. Neben dem gängigen Quarzglas aus Siliziumdioxid können jedoch auch Metalle oder Kunststoffe wie Acryl Gläser bilden. Typisch für solche Polymergläser ist ein Aufbau aus primär linearen Molekülkomponenten.
Doch vor etwa 25 Jahren sagten Wissenschaftler die Existenz einer neuen Glasphase vorher, deren Bausteine keine linearen Molekülketten mehr sind, sondern ringförmige Polymere. Wenn sich diese Ringmoleküle ineinander fädeln, schränken sie sich dabei in ihrer Bewegung gegenseitig ein. Da es sehr lange dauern würde, bis sich die Ringe ausschließlich durch thermodynamische Fluktuationen entfädeln würden, verhält sich diese Struktur de facto wie ein Glas.
