東京大學田中肇教授和特聘研究員史銳領導的研究小組，對地球上最豐富的液體和固體——水和二氧化矽的異同及其物理性質進行了研究，成功地闡明了的起源
水和二氧化矽都傾向於局部形成四面體結構，並表現出相似的物理性質，例如冷卻時具有密度最大的溫度。另一方面，水極難變成玻璃，但二氧化矽（玻璃製品的主要成分）卻很容易變成玻璃。儘管進行了多年的研究，但為何存在這種相似性和差異性的原因尚未闡明。
研究小組將液體中的結構化視為從中心粒子觀察時周圍粒子的排列，特別關注距中心的距離順序和取向順序。我們闡明了兩種材料液體中形成的局部結構順序。
就水分子而言，它們通過分子內的共價鍵和分子間的氫鍵來穩定，這些鍵具有不同的能量尺度，存在秩序。另一方面，在二氧化矽的情況下，所有鍵均通過共價鍵和離子鍵穩定，因此氧的排列自由度大且取向有序度低。
因此，水和二氧化矽之間的距離順序存在相似性，但取向順序存在較大差異，這反映了材料和玻璃在晶體結構、密度異常、粘度異常等方面的相似性人們發現這是性能差異巨大的物理根源。
這一成果闡明了我們最熟悉的液體——水和二氧化矽的基本性質，為理解四水液體和有意控制玻璃形成能力開闢了新途徑，預計也將大有可為。
