쉬어가요

오늘 하고싶은 이야기는

'유리는 액체일까? 고체일까?' 야.

나름 과학관련 잡지식이 풍부하다 생각하는 사람들은

'당연히 액체아니냐?'라고 대답하는 사람이 많을거고,

보통은

'딱딱하니 고체아니냐?'라고 대답하는 사람이 많을꺼야.

과연 정답은 어느쪽일까??

이에 대해, 영국시간으로 올해의 1월22일, 과학학술지 'Nature Communications'에

유리의 상태에 대한 결정적인 단서를 제공하는 연구가 발표되었어.

지금까지의 연구들과는 전혀 다른 방향을 제시해주었는데, 오늘은 이 연구내용을 중심으로 알아볼까 해

일단 '고체와 액체란 무엇인가?'에 관해 묻고싶어.

이 둘은 모두 확실한 정의가 있는 과학용어로, 이 두개의 의미만 알아도 오늘 내용을 이해하기엔 충분하다고 생각해.

이과와는 거리가 먼 사람들도 많을거라 생각해서, 최대한 직관적인 의미만 짚어보고 넘어갈께.

1. 고체란, 분자가 규칙적인 배열(결정)을 이루고있어 외부에서 힘을 가해도 모양이 변하지않는상태이다

2. 액체란, 부피는 일정하지만 규칙적인 배열을 이루고있지않아(비결정) 모양이 쉽게 바뀌는 상태이다

부가적으로 설명을 덧붙이자면, 물질마다 구성하고있는 분자가 다르고, 결정이 만들어지는 온도는 일정해.

즉, 액체에서 고체가 되는 온도(어는점)와 고체에서 액체가 되는온도(녹는점)는 일정하다는 소리야,

자, 그럼 지금까지의 연구들로 발견된 유리의 특징을 보면서, 유리의 상태에 대해 생각해보자.

1.유리는 녹는점이 일정하지 않다.

 우리가 눈으로 보는 딱딱한 상태의 유리는 열을 가할경우 우리가 흔히 생각하는 액체와 그 모습이 닮아져.

 하지만, 위에서 보았던, '어는점과 녹는점은 일정하다' 라는 법칙에 어긋나지.

 그러므로 이 특징으로는 유리의 상태를 특정지을 수 없어.

2.유리는 충격을 가하면 깨진다. 

 유리가 깨진다는건 누구나 경험해봐서 알거야.

 깨진다는것은 분자의 연결이 끊어졌다는것이고, 이는 고체의 성질에 가깝다고 볼 수 있어.

 흔히, 분자의 규칙적인 배열이 없어 유동성을 가지고있는 액체에선 깨진다는일이 있을 수 없지.

☆3.유리는 결정을 가지고 있지 않다.

 지금까지 과학자들이 유리가 액체라고 주장했던 주된 이유라고 볼 수 있어.

 고체와 액체의 차이는 결정과 비결정의 차이라고 봐도 무방하기때문에, 유리는 액체라고 알려져왔던거야.

그.러.나.

교토대학 연구팀에서 유리가 결정을 이루고있다는것을 발견해냈어.

지금까지, 유리의 결정이 발견되지 못했던것은, 이 결정이 복잡한 형태를 띄고있었기 때문이라는것이 이들의 주장이야.

이들은 유리의 분자가 특정한 기하학적 구조를 띄고있다며, 그 예로 정이십면체를 들었어.

유리의 분자가 이와같은 결정으로 이루어져있다는거야.

참고로, 이 실험은 가상적으로 분자에 위와같은 결정구조를 가지고있다 가정한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하는것이 가능했어.

유리를 이루는 결정의 발견은, 지금까지의 상식 (유리는 액체이다) 을 뒤집어 엎는 발견이라 볼 수 있어.

하지만 과학에 100%는 없는법,

앞으로의 과제는, 실제 유리를통한 컴퓨터시뮬레이션의 구현, 그리고 이를통한 유리의 특징을 설명하는것이라고 하네.

이제 '친구 : 유리는 결정을 가지고있지 않으므로 액체야'라고 잘난척하는 친구가 있으면

'일게이 : 2015년 1월 22일에 유리가 정이십면체모양같은 복잡한 결정구조를 가지고있다는 연구가 발표되었어. 그러므로 유리는 고체란다.'

라고 말해주면 된단다.