Витрификация

Витрифика́ция (стеклование, от лат. Vitrum — стекло и лат. facio — делаю, превращаю), переход жидкости при понижении температуры в стеклообразное состояние.

В химии

Витрификацию часто рассматривают как фазовый переход второго рода, в котором переохлажденный расплав при охлаждении ниже температуры стеклования, T_g, оставаясь аморфным, приобретает структуру стекла и свойства аналогичные кристаллическим твердым телам^[1]. Витрификация (или стеклование) характерна для аморфных веществ и возможна, когда между элементарными частицами вещества (атомами, молекулами, блоками) образуется достаточное количество связей, превышающее некоторое пороговое значение. В связи с этим существует некоторая пороговая температура, названная температурой стеклования (T_g). Ниже T_g аморфное вещество стеклообразно и ведет себя как твердое тело, а выше T_g оно жидкоподобно^[2]. Считается что система химических связей (см. химическая связь) в витрифицированном состоянии (стекле) имеет размерность Хаусдорфа-Безиковича такой же как в кристаллах, равной трем, а в расплавах она фрактальна и равна 2.55±0.05^[3].

Для витрификации необходимо избежать образование кристаллической фазы при охлаждении. Практически любой расплав можно витрифицировать, то есть перевести в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (такие как стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Напротив, расплавы металлов требуют для витрификации (получения металлических стекол) чрезвычайно быстрое охлаждение.

В криобиологии

В криобиологии слово «витрификация» часто используют как жаргонизм для обозначения метода сверхбыстрого замораживания живых объектов. При использовании метода сверхбыстрого замораживания криопротекторный раствор, в котором находятся живые объекты, не кристаллизуется при охлаждении, а переходит в стекловидное состояние. Это и послужило распространинию термина «витрификация» для обозначения метода сверхбыстрого замораживания. Наиболее часто и успешно витрификацию используют для криоконсервации ранних (преимплантационных) эмбрионов человека, лабораторных и сельскохозяйственных животных. В этом случае говорят о «витрификации эмбрионов».

Примечания

1. ↑ The IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 66, 583 (1997).
2. ↑ M.I. Ojovan, W.E. Lee. Connectivity and glass transition in disordered oxide systems J. Non-Cryst. Solids, 356, 2534—2540 (2010).
3. ↑ М. И. Ожован. Топологические характеристики связей в окисных системах SiO2 и GeO2 при переходе стекло-жидкость. ЖЭТФ, 130 (5) 944—956 (2006)