在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：51271195、51571011、U1530401、 11790291）等資助下，中國科學(xué)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(jì)算科學(xué)研究中心管鵬飛研究員，香港城市大學(xué)楊勇教授及新加坡南洋理工大學(xué)博士后李艷偉合作，開展了非晶合金過冷液體的玻璃轉(zhuǎn)變及其慢動力學(xué)行為機(jī)制的研究。結(jié)果以“Configuration Correlation Governs Slow Dynamics of Supercooled Metallic Liquids”（構(gòu)型關(guān)聯(lián)控制金屬玻璃過冷液體的慢動力學(xué)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(xué)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(zhuǎn)變 （Glass Transition）與非晶合金的形成、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀物性等密切相關(guān)，但其本質(zhì)并不能通過傳統(tǒng)熱力學(xué)相變理論來描述，如合金熔體在玻璃轉(zhuǎn)變過程中動力學(xué)急劇變慢，但實(shí)際過程中其微觀結(jié)構(gòu)特征變化卻微乎其微。如何理解過冷液體動力學(xué)變慢以及玻璃轉(zhuǎn)變微觀結(jié)構(gòu)起源是非晶合金領(lǐng)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(xué)行為變慢的同時(shí)也伴隨著特殊局域幾何結(jié)構(gòu)特征（短程序）的演化，進(jìn)而嘗試建立合金熔體中短程幾何結(jié)構(gòu)序與慢動力學(xué)之間的關(guān)聯(lián)，并將其理解為慢動力學(xué)微觀結(jié)構(gòu)起源。

    最近，汪衛(wèi)華院士研究團(tuán)隊(duì)通過對受限和非受限非晶合金過冷液體計(jì)算模擬研究發(fā)現(xiàn)，在受限過冷液體中，其結(jié)構(gòu)弛豫隨著受限程度的增加而變慢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動態(tài)玻璃轉(zhuǎn)變，但其幾何結(jié)構(gòu)短程序特征基本保持不變，即受限體系中慢動力學(xué)和幾何結(jié)構(gòu)短程序之間并無關(guān)聯(lián)，表明短程幾何結(jié)構(gòu)序（如二十面體團(tuán)簇等）并不能作為非晶合金體系中玻璃轉(zhuǎn)變的微觀結(jié)構(gòu)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(xué)與短程幾何結(jié)構(gòu)序之間的退耦合，構(gòu)建了慢動力學(xué)與原子構(gòu)型本征相似度之間的耦合關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)由該相似度定義的靜態(tài)關(guān)聯(lián)長度才是控制非晶合金過冷液體慢動力學(xué)乃至玻璃轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素，這一靜態(tài)關(guān)聯(lián)長度反映了過冷液體中熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的空間平均尺度。該研究結(jié)果為認(rèn)識非晶合金的幾何結(jié)構(gòu)序，了解玻璃轉(zhuǎn)變本質(zhì)以及建立玻璃轉(zhuǎn)變的統(tǒng)一理論提供了新的視角。

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