Từ lâu chúng ta luôn cho rằng thủy tinh là chất lỏng, nhưng về mặt kỹ thuật - thủy tinh là chất rắn vô định hình. Thông thường khi một chất chuyển từ thể lỏng sang thể rắn, các nguyên tử trước đây chuyển động tự do xếp thành một dạng tinh thể cứng. Tuy nhiên, đó không phải là trường hợp của thủy tinh: các nguyên tử của nó "đóng băng" ở trạng thái hỗn loạn.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một dạng thủy tinh trong đó các nguyên tử thể hiện một hành vi phức tạp chưa từng thấy ở thủy tinh. Về cơ bản, các nguyên tử có thể di chuyển nhưng không thể quay.

Nhóm nghiên cứu đã thực hiện khám phá này trong một hệ thống mô hình của các chất dạng keo. Những hỗn hợp này được tạo thành từ các hạt rắn lớn lơ lửng trong chất lỏng, giúp các nhà khoa học quan sát hành vi vật lý của các nguyên tử hoặc phân tử dễ dàng hơn. Thông thường những hạt này là hình cầu, nhưng đối với thí nghiệm này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng những hạt hình elip để họ có thể biết chúng đang chỉ hướng nào.

Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra nồng độ khác nhau của các hạt trong chất lỏng, theo dõi mức độ chúng có thể di chuyển và quay. Cuối cùng, họ phát hiện ra rằng ở nồng độ cao hơn, các hạt ngăn không cho nhau quay, nhưng chúng vẫn có thể chuyển động, tạo thành trạng thái thủy tinh lỏng.

Andreas Zumbusch, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Tại một số mật độ hạt nhất định, chuyển động tịnh tiến vẫn tồn tại, dẫn đến trạng thái thủy tinh, nơi các hạt tụ lại để tạo thành cấu trúc cục bộ có định hướng tương tự.

Nhóm nghiên cứu nói rằng hành vi quan sát được xuất phát từ hai quá trình chuyển đổi thủy tinh cạnh tranh tương tác với nhau.

Matthias Fuchs, tác giả cao cấp của nghiên cứu cho biết: “Điều này cực kỳ thú vị các thí nghiệm của chúng tôi cung cấp bằng chứng cho sự tác động qua lại giữa các dao động tới hạn và sự bắt giữ bằng hạt thủy tinh mà cộng đồng khoa học đã  dõi theo trong một thời gian khá dài."

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.