在傳統觀念中，物質通常被劃分為氣體、液體和固體三大類。如果所有物質都能在實驗上通過“冷凍”過程轉化為非晶態，這將證明非晶態是常規物質的第四態，也即非晶態是物質的基本狀態之一。在探索非晶態物質的形成研究中，Turnbull 在上世紀 50 年代提出一個關鍵問題：“所有物質都能轉化為非晶態嗎？”他預測，當金屬的過冷度足夠大時，可以通過快速冷卻形成非晶態。他指出，如果能將非晶形成能力最弱的單質金屬轉化為穩定的非晶態，這將為非晶態是物質的基本屬性提供最有力的證據。

根據 Kauzmann 在 1948 年提出了著名的熵危機理論(液體不能無限過冷，當液體冷到某個溫度點，如果液體繼續過冷，由于液體的熵不能低于相應晶體固體的熵，因此它必然要通過玻璃轉變形成非晶態，否則將引發熵危機)，一種液體形成非晶態是熱力學的必然。但是，單質金屬的非晶形成能力極其低弱，據理論估算，需要每秒十億度以上的冷卻速率（10¹⁰/s），才能實現單質金屬的非晶化，而且這樣得到的非晶單質金屬在室溫下極不穩定，會在分分鐘內晶化。一個世紀以來，為了獲得單質非晶金屬，各國科學家進行了長期不懈的努力嘗試，但僅能夠使個別單質金屬（如鉭）實現非晶化。如何發展普適的制備技術，實現所有類型單質金屬的非晶化，并且能在室溫下保持穩定，是非晶物質科學和材料領域的重大挑戰和科學“圣杯”。

近期，松山湖材料實驗室/中國科學院物理研究所汪衛華院士團隊借助原子制造及材料基因工程高通量的思想，利用現代激光快冷和古老的制備玻璃的助熔劑相結合的工藝，成功地將所有類型十多種單質金屬，包括最難以實現非晶化的面心立方（fcc）單質金和銀，制備成為室溫穩定的非晶態。該成果首次從實驗上證明了所有的單質金屬都能形成非晶態，非晶態是常規物質的本征態和基本物質屬性之一。

本研究采用超快皮秒脈沖激光技術，在無水乙醇液體介質（作為助熔劑）中對各種單質高純金屬靶材進行液相燒蝕。通過精細調控制備參數，用無水乙醇作為液體保護冷卻介質、避免非均勻形核，實現了接近10¹³ K s^-1的快速冷卻速率，可成功抑制單質金屬晶體的形核和生長過程。由于激光燒蝕這種原子制造方法能夠產生大量具有不同能量和構型的顆粒，有可能捕獲單質金屬能量地形圖中的各種不同穩定性的非晶構型，從而使得我們能夠篩選到具有室溫穩定性的單質非晶納米顆粒。 采用這種技術成功地將各種金屬單質納米顆粒轉變成單質非晶態顆粒（見圖1）。

圖2 電鏡下原位電子輻照單質非晶金和釕的無序-有序轉變