Витрификация

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

Геометрия связей в материалах

В химии

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 (Tg). Ниже Tg аморфное вещество стеклообразно и ведёт себя как твёрдое тело, а выше Tg оно жидкоподобно[1].

Витрификацию часто рассматривают как фазовый переход второго рода, в котором переохлаждённый расплав при охлаждении ниже температуры стеклования, оставаясь аморфным, приобретает структуру стекла и свойства, аналогичные кристаллическим твёрдым телам[2]. Считается, что система химических связей в витрифицированном состоянии (стекле) имеет размерность Хаусдорфа — Безиковича такую же, как в кристаллах, — равную трём, а в расплавах она фрактальна и равна 2.55±0.05[3].

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

В криобиологии

В криобиологии слово «витрификация» часто используют как жаргонизм для обозначения метода сверхбыстрого замораживания живых объектов[4][5][6]. 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»[7][8].

Примечания
  1. M.I. Ojovan, W.E. Lee. Connectivity and glass transition in disordered oxide systems J. Non-Cryst. Solids, 356, 2534—2540 (2010).
  2. The IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 66, 583 (1997).
  3. М. И. Ожован. Топологические характеристики связей в окисных системах SiO2 и GeO2 при переходе стекло-жидкость. ЖЭТФ, 130 (5) 944—956 (2006)
  4. Shaw JM, Jones GM. «Terminology associated with vitrification and other cryopreservation procedures for oocytes and embryos.» Hum Reprod Update. 2003 Nov-Dec; 9(6):583-605. doi:10.1093/humupd/dmg041
  5. Руководство по клинической эмбриологии. /Под редакцией В. С. Корсака. М.: Издательство медицинских книг, 2011. — 224 с.
  6. J. Wolfw and G. Bryant. Intracellular vitrification // Cryobiology and anhydrobiology of cells. 2004.
  7. Шафеи Р. А. и др. Роды после ЭКО с переносом витрифицированных эмбрионов (описание случая) // Проблемы репродукции. 2003. Т.9. N2. С.63-64.
  8. Liebermann J, Nawroth F et al. «Potential importance of vitrification in reproductive medicine.» Biol Reprod. 2002 Dec; 67(6):1671-80. doi:10.1095/biolreprod.102.006833
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.