在國家自然科學基金項目（項目編號：51271195、51571011、U1530401、 11790291）等資助下，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心汪衛(wèi)華院士和北京計算科學研究中心管鵬飛研究員，香港城市大學楊勇教授及新加坡南洋理工大學博士后李艷偉合作，開展了非晶合金過冷液體的玻璃轉變及其慢動力學行為機制的研究。結果以“Configuration Correlation Governs Slow Dynamics of Supercooled Metallic Liquids”（構型關聯(lián)控制金屬玻璃過冷液體的慢動力學行為）為題，于2018年6月4日發(fā)表在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS, 《美國國家科學院院刊》）上，論文鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2018/05/30/1802300115。

    非晶合金過冷液體發(fā)生玻璃轉變 （Glass Transition）與非晶合金的形成、微觀結構和宏觀物性等密切相關，但其本質并不能通過傳統(tǒng)熱力學相變理論來描述，如合金熔體在玻璃轉變過程中動力學急劇變慢，但實際過程中其微觀結構特征變化卻微乎其微。如何理解過冷液體動力學變慢以及玻璃轉變微觀結構起源是非晶合金領域亟需解決的核心問題之一。近年來，研究發(fā)現(xiàn)隨著溫度降低，其動力學行為變慢的同時也伴隨著特殊局域幾何結構特征（短程序）的演化，進而嘗試建立合金熔體中短程幾何結構序與慢動力學之間的關聯(lián)，并將其理解為慢動力學微觀結構起源。

    最近，汪衛(wèi)華院士研究團隊通過對受限和非受限非晶合金過冷液體計算模擬研究發(fā)現(xiàn)，在受限過冷液體中，其結構弛豫隨著受限程度的增加而變慢，進而實現(xiàn)動態(tài)玻璃轉變，但其幾何結構短程序特征基本保持不變，即受限體系中慢動力學和幾何結構短程序之間并無關聯(lián)，表明短程幾何結構序（如二十面體團簇等）并不能作為非晶合金體系中玻璃轉變的微觀結構起源。他們發(fā)現(xiàn)在受限狀態(tài)下的非晶合金過冷液體中慢動力學與短程幾何結構序之間的退耦合，構建了慢動力學與原子構型本征相似度之間的耦合關系，并發(fā)現(xiàn)由該相似度定義的靜態(tài)關聯(lián)長度才是控制非晶合金過冷液體慢動力學乃至玻璃轉變的關鍵因素，這一靜態(tài)關聯(lián)長度反映了過冷液體中熱力學亞穩(wěn)態(tài)的空間平均尺度。該研究結果為認識非晶合金的幾何結構序，了解玻璃轉變本質以及建立玻璃轉變的統(tǒng)一理論提供了新的視角。

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責任編輯：王元

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