滑铁卢大学一位物理学家是在分子水平上研究玻璃形成方式的科学家之一，为困扰了科学家几十年的问题提供了一个可能的解决方案。
他们的简单理论为研究玻璃的非专家和本科生开辟了道路，推动了新纳米材料的突破。
论文由滑铁卢大学、麦克马斯特大学，巴黎第七大学和巴黎市工业物理化学院的物理学家们完成，刊登在美国国家科学院学报(PNAS)期刊上。
玻璃不仅仅是瓶子和窗户的硅基材料。事实上，任何无序晶体结构的固体如金属、塑料、聚合物都可以成为玻璃，当它们被加热到超过一定温度时会形成熔融液体。在科技、制药、住房、可再生能源以及越来越多的纳米电子产品领域中，玻璃都是必不可少的材料。
“我们对如此简单的模型感到惊讶和高兴，”大学研究主席和理学院教授兼论文作者James Forrest说。“我们确信该模型已被发表。”
理论基于两个基本概念：分子拥挤和线状协同运动。分子拥挤描述了分子在玻璃内部的状态，像在拥挤房间里的人们一样。随着人数增加，自由体积减少和人群穿过的速度变低。靠近门的那些人能够更自由地移动，就像玻璃的表面从未停止流动，即使在较低的温度下。
房间越拥挤，越依赖与邻伴之间的协同运动，让你到达将去的地方。
同样，单个分子在玻璃无法完全自由地移动。受到限制，只能依靠与邻近分子间的弱分子键移动。
拥挤理论和协同运动理论已有十几年的历史。科学家首次把两种理论结合一起，来描述液体如何变成玻璃。
“玻璃的研究通常是留给凝聚态物理的专家们，”圆周理论物理研究所助理教员和滑铁卢纳米技术研究所成员Forrest说。“现在，新一代的科学家只需使用一年级的微积分计算，便可以研究和应用玻璃。”
他们的理论成功地预测从块体行为和表面流动，对于曾经难以理解的玻璃化转变现象。Forrest和他的同事们20年的研究让理论与数十年对玻璃材料的观察结果相符合。
当试着在纳米尺度上了解玻璃形成动力学，精确的理论就变得尤其重要。该发现启发着新纳米材料的开发和生产，如导电玻璃，甚至药品的玻璃态摄入计算。
加拿大自然科学与工程研究委员会(NSERC)和圆周理论物理研究所资助这项研究。
