东京大学Hajime Tanaka教授和Rui Shi研究员的研究小组对地球上最丰富的液体和固体——水和二氧化硅的异同及其物理性质进行了研究。起源。
水和二氧化硅都倾向于局部形成四面体结构，并表现出相似的物理性质，例如在温度冷却过程中存在密度变得最大的温度。另一方面，水很难变成玻璃，而二氧化硅（玻璃制品的主要成分）很容易变成玻璃。尽管经过多年的研究，仍然没有阐明存在这种异同的原因。
课题组将液体中的结构化看作是从中心粒子看周围粒子的排列，并特别关注距中心的距离顺序和取向顺序。澄清了两种物质在液体中形成的局部结构顺序。
在水分子的情况下，分子内部是共价键，分子间通过氢键和不同能级的键稳定，水分子本身结构的自由度小，所以适合不仅是氧气，还有氢气。有秩序。另一方面，在二氧化硅的情况下，由于所有的键都由共价键/离子键稳定，所以氧的排列自由度大，方向性低。
因此，水和二氧化硅的距离顺序有相似之处，但取向顺序却有很大差异，这与两种物质的晶体结构、密度异常、粘度异常等类似。玻璃的形成，原来是能力巨大差异的物理根源。
这一成果具有应用影响，它阐明了最熟悉的液体、水和二氧化硅的基本性质，也为理解四水体液体和有意控制玻璃形成能力开辟了新的途径。预计也将是巨大的。
