非常奇怪，Juan de Pablo教授20年来对玻璃超常性质的探索开始于被称为水熊的微观动物。

这种生物更正式的名称为节肢动物，具有承受极冷和极热，甚至真空等极端环境的非凡能力。当de Pablo读到科学家将节肢动物晒干，多年后还能用水将其恢复时，他的兴趣被激发了起来。

“当你去除它们的水分，他们很快在其表面覆盖大量玻璃状分子，”芝加哥大学Liew家族分子工程教授de Pablo说。 “这就是他们如何留在假死的这种状态。”

de Pablo对了解玻璃是如何在这种外来环境中形成的激情帮助其和他的同事们意外发现了一种新型的玻璃。

今年春天de Pablo和他在芝加哥大学以及威斯康星- 麦迪逊大学的合作者在美国科学院学报上发表了他们的研究结果。关于该突破性的新闻，最近在网上广为传播。一篇新的论文支持了早期的玻璃研究，它在被认为是在完全无定形和随机的材料中发现了分子秩序的标志。

“这是些有趣的材料。他们有液体的结构，但他们是固体。他们比比皆是，但我们仍然不知道从液体变成固体的这一过程是如何发生的，”de Pablo说。

他们的结果可能提供一种简单的方法以改善电子器件的效率，例如发光二极管、光纤维和太阳能电池。他们还对理解那些仍令人惊讶的神秘材料玻璃具有重要的理论意义。

令人惊讶的有序分子

研究人员发现的分子秩序是一个大惊喜。 “随机性几乎是玻璃的决定性特征，” de Pablo说。 “至少我们过去是这么认为的。我们所做的是证明人们可以创造其中有一些良好组织的玻璃。而现在，我们理解了这种影响的起源，我们可以尝试通过操纵制备这种玻璃的方法来控制该组织。”

在化学物理学报上的新文章中，de Pablo和来自芝加哥大学、威斯康星州和法国的五个共同作者，呈现了气相沉积工艺是如何通过操纵它们的分子取向来创造新玻璃材料的。

威斯康星州的Mark Ediger和他的团队使用气相沉积制备玻璃，在真空腔内加热样品材料，使其蒸发、凝结并在实验表面顶端生长。

在他们最近的工作中，研究人员对比了三组数据：他们早期文章的简化计算机模型;一个新的更复杂的计算机模型和实验结果。

化学物理杂志上研究的主要作者，芝加哥大学分子工程博士后副研究员Ivan Lyubimov指出，该数据集之间的相似性是惊人的。由于光学测量技术固有的局限性，实验结果需要一些分子结构的解释。

但是，由芝加哥大学的中途计算集群提供的原子尺度模拟，“我们可以准确地指定分子的构型，”Lyubimov说。 “现在不确定的地方是模型是否准确，运行这两种模式可以让我们更加肯定我们发现的这个机制可能是真实的。”

材料基因组计划

研究人员的最新研究结果证实了他们先前的调查结果。使这一切成为可能的是从奥巴马总统2011年推出的材料基因组计划获得的赞助，该多机构组织旨在帮助研究人员以以前两倍的速度和小部分的成本开发新材料。

“结果就在这里，” de Pablo说。 “我们已经能够通过实验、理论和计算的组合，产生新的玻璃与新的性能。” 单独通过实验室实验寻求新材料的开发会比较费时和昂贵，de Pablo说。

“通过增加理论的这一部分，我们实际上可以更容易的回答一些问题，明白为什么事情发生了，并且现在开始通过第一性原理设计和加工材料，因为我们对该过程是如何工作的有一个更好的了解。”

2012年de Pablo成为第一个投身研究所分子工程的教师之一。尽管仍然在威斯康星州，他和他的同事们进行了试验来充分证明节肢动物和其他生物，包括一些植物，用于开发自己的保护性玻璃茧的分子的特性。这项工作带来了一项专利（在制药和食品行业具有应用），用于在没有制冷的条件下长时间稳定细菌或细胞中的蛋白质。

“一些已授权专利的公司将细胞培养物用于酸奶并且赚了不少呢，” de Pablo说。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶     校正：摩天轮