科学家展现过冷液体布局与动力学的普适性干系

 
 
科学家展现过冷液体布局与动力学的普适性干系  
 

上海交通大学物理与天文学院传授童华课题组，通过构建多体布局序参量展现了过冷液体中非凡布局的存在和演化，以及布局与动力学的普适性关联。这项事情澄清了学术界争论10多年的经典问题，明晰了简朴液体理论的缺陷，从多体布局序的角度为过冷液体理论的成长和玻璃化转变问题的办理提供了新的思路。该研究成就论文日前颁发于《物理评论快报》。

玻璃是一种“非液非固”“即液又固”的物质，时至今天其的形成进程仍不为科学家所领略。一个焦点的问题是，过冷液体如何会在降温进程中迅速变得粘稠形成玻璃。液体结晶陪伴着布局从无序到有序的转变；而玻璃、过冷液体和普通液体好像具有雷同的无序布局，让人费解。跟着对过冷液体研究的深入，研究人员发明从范德瓦尔斯时代开始成长起来的简朴液体理论并不能很好地描写其行为。人们慢慢认识到需要逾越已往的简朴两体（少体）或平均场理论，恰内地引入多体关联。

童华课题组及其相助者，存眷过冷液体中非凡布局的存在及其随温度的演化。这些非凡的布局不具有典范的对称性，因而不能通过传统的手段来探测和描写。研究人员构建了过冷液体的多体布局序参量，发明外貌雷同的两种过冷液体实际上具有差异的布局，同时其动力学行为存在显著差别。因此，过冷液体在布局和动力学两方面均违背了简朴液体理论的预期。研究人员还发明，跟着温度低落，过冷液体的非凡布局有序度不绝晋升，同时动力学快速变慢，可是其彼此干系满意普适的幂率描写。这一功效重构了过冷液体中根基的布局—动力学干系，为后续的理论成长提供了基本。

童华课题组同时在微观层面研究了过冷液体布局与动力学异质性的干系。动力学异质性是过冷液体差异于普通液体的焦点特征之一，其物理来源恒久存在争议。研究人员回收信息论的概念，阐明发明关于动力学异质性的主要信息可以从初始布局特征得以预测。这一功效明晰证明白动力学异质性的布局起因。有趣的是，研究人员还发明跟着温度低落，过冷液体中布局的空间关联会不绝延展，这体现着玻璃化转变进程大概与临界现象存在某种相似性。

相关论文信息：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.225501

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