Glasses and glassy crystals from molecular and molecular ionic systems

¹ Department of Chemistry, Purdue University West Lafayette, IN 47907, U.S.A..
² Laboratoire de Chimie Physique des Matériaux Amorphes (Part of U.A. 75 du C.N.R.S.), Université de Paris Sud, 91 405 Orsay, France.

Abstract

Some general principles underlying the possibility of vitrifying a randomly chosen molecular substance are reviewed by way of explaining the T_b/T_m > 2 rule (> 1.7 for homogeneously nucleating systems), and a comparable rule, T_b/T_q > 2.5 is shown to have predictive value for plastic crystals. Hydrogen bonded substances provide exceptions in both liquids and plastic crystal cases. Glassforming ability is traced to a crystalline state packing problem. New data on molecular, and molecular ionic isomeric families are used to illustrate the distinction between vitrifying and non-vitrifying liquids, and compounds which form glassy crystal as opposed to ordinary glassy phases.

Résumé

On discute certains principes généraux de possibilité de vitrification d'une substance moléculaire quelconque, en donnant l'explication de la règle T_b/T_m > 2 (> 1.7 dans les systèmes à nucléation homogène). On montre qu'il existe une règle comparable, 2,5 pour la vitrification des cristaux plastiques. Les substances à liaisons hydrogènes apparaissent alors comme des exceptions à ces règles. Par ailleurs, on explique comment la possibilité de former un verre est liée au problème de l'organisation moléculaire de la phase cristalline. Grâce à des résultats nouveaux sur des familles d'isomères moléculaires, ou ionomoléculaires, on illustre la différence entre liquides conduisant ou non à des verres ainsi qu'entre composés conduisant ou non à des verres ainsi qu'entre composés conduisant à des cristaux vitreux par opposition à ceux donnant des verres normaux.