Tradicionalmente, considera-se que a matéria pode ocorrer em três formas: sólida, líquida e gasosa. Novos meios de investigação da sua estrutura íntima – particularmente durante o século – revelaram outras formas ou estados em que a matéria pode apresentar-se. Por exemplo, o estado mesomórfico[16] (uma forma líquida com suas fases esmética,[17] nemática[18] e colestérica[19]), o estado plasmático "Plasma (estado da matéria)") (ou estado plasmático, típico de gases ionizados em temperaturas muito altas) ou o estado vítreo, entre outros.
Os corpos no estado vítreo caracterizam-se por apresentarem uma aparência sólida com certa dureza e rigidez e que, diante de tensões externas moderadas, se deformam de maneira geralmente elástica. No entanto, tal como os líquidos, estes corpos são opticamente isotrópicos, transparentes à maior parte do espectro electromagnético da radiação visível. Quando sua estrutura interna é estudada por meios como a difração de raios X, dá origem a bandas de difração difusas semelhantes às dos líquidos. Se forem aquecidos, a sua viscosidade diminui gradualmente – como a maioria dos líquidos – até atingir valores que lhes permitem deformar-se sob a acção da gravidade, e por exemplo tomar a forma do recipiente que os contém como verdadeiros líquidos. No entanto, eles não apresentam um ponto de transição claramente marcado entre o estado sólido e líquido ou “ponto de fusão”.[20].
Todas essas propriedades levaram alguns pesquisadores a definir o estado vítreo não como um estado distinto da matéria, mas simplesmente como o de um líquido sub-resfriado ou líquido com uma viscosidade tão alta que lhe dá a aparência de um sólido sem ser um.[21][22] Esta hipótese implica a consideração do estado vítreo como um estado metaestável ao qual uma energia de ativação suficiente de suas partículas deve levar ao seu estado de equilíbrio, ou seja, o de um sólido cristalino.
Em apoio a esta hipótese, aduz-se o facto experimental de que, quando um corpo é aquecido em estado vítreo até obter um comportamento claramente líquido (a uma temperatura suficientemente elevada para que a sua viscosidade seja inferior a 500 poise, por exemplo), se for arrefecido lenta e cuidadosamente, ao mesmo tempo que lhe fornece a energia de activação necessária à formação dos primeiros corpúsculos sólidos (semeadura de microcristais, presença de superfícies activadoras, catalisadores de nucleação, etc.), normalmente ocorre. solidificar dando origem à formação de conjuntos de verdadeiros cristais sólidos.
Tudo parece indicar que os corpos em estado vítreo não apresentam uma ordem interna específica, como ocorre com os sólidos cristalinos.[20] Porém, em muitos casos observa-se uma desordem ordenada, ou seja, a presença de grupos ordenados que se distribuem no espaço de forma total ou parcialmente aleatória.
Isso levou diferentes pesquisadores a propor diversas teorias sobre a estrutura interna do estado vítreo, tanto geométricas, baseadas em teorias atômicas quanto energéticas.
De acordo com a teoria geométrica atômica, na sílica sólida cristalizada o átomo de silício é cercado por quatro átomos de oxigênio localizados nos vértices de um tetraedro, cada um dos quais o une aos átomos de silício vizinhos. Uma vista plana deste arranjo está esquematizada na Figura 1, na qual o quarto oxigênio estaria acima do plano da página. Quando esta sílica passa para o estado vítreo, o arranjo tetraédrico ainda é mantido no nível individual de cada átomo de silício, embora as ligações entre os átomos de oxigênio e silício sejam feitas em uma desordem aparente,[23] que, no entanto, mantém uma organização unitária inicial (ver figura 2).
No entanto, nenhuma destas teorias é suficiente para explicar o comportamento completo dos corpos vítreos, embora possam servir para responder, em casos específicos e bem determinados, a algumas das questões que se colocam.
As substâncias capazes de apresentar estado vítreo podem ser de natureza inorgânica e orgânica, entre outras:
• - Elementos químicos: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au.
• - Óxidos: SiO, BO, PO e algumas de suas combinações.
• - Compostos: AsS, GeSe, PS, BeF, PbCl, AgI, Ca(NO).
• - Silicones (substâncias consideradas semi-orgânicas).
• - Polímeros orgânicos: como glicóis, açúcares, poliamidas, poliestirenos ou polietilenos, etc.