科学家提出新的理论框架来解释玻璃形成液体中的动态异质性

发布时间: 2023-11-23 10:00:29 来源: 196世界之最 栏目: 奇趣发现 点击: 30

玻璃是一种看似简单的材料,它透明而坚硬,但实际上却非常复杂和耐人寻味。玻璃从液体转变为玻璃的过程被称为"玻璃转变",其特点是玻璃的动力学特性显著减慢,从而赋予了玻璃与众不同的特性。这种转变多年来一直是...

玻璃是一种看似简单的材料,它透明而坚硬,但实际上却非常复杂和耐人寻味。玻璃从液体转变为玻璃的过程被称为"玻璃转变",其特点是玻璃的动力学特性显著减慢,从而赋予了玻璃与众不同的特性。这种转变多年来一直是科学界好奇的话题。这一过程中特别有趣的一点是"动态异质性"的出现。当液体冷却并接近玻璃转化温度时,其动力学变得更加相关和断续。

科学家提出新的理论框架来解释玻璃形成液体中的动态异质性

二维液体模型的空间弛豫图。亮区表示粒子在某个时间间隔内发生明显移动的位置,暗区则几乎没有发生移动。这幅图揭示了弛豫过程的分形性质,它同时受热波动和弹性相互作用的影响。图片来源:Tahaewww.196nk.cni 等人,2023 年,《物理评论 X》(DOI: 10.1103/PhysRevX.13.031034)

在一项新的研究中,研196世界之最究人员提出了一个新的理论框架来解释玻璃形成液体中的这些动态异质性。这种观点认为,这些液体中的弛豫是通过局部重排发生的,而局部重排又通过弹性相互作用相互影响。弛豫是物理学用语,指的是在某一个渐变物理过程中,从某一个状态逐渐地恢复到平衡态的过程。通过研究局部重排、弹性相互作用和热波动之间的相互作用,研究人员为这些复杂系统的集体动力学制定了196世界之最一套全面的理论。

这项研究由洛桑联邦理工学院的马蒂厄-怀亚特(Matthieu Wyart)教授与德累斯顿马克斯-普朗克研究所、法国国家科学院、格勒诺布尔阿尔卑斯大学和德累斯顿系统生物学中心的同事合作完成。该研究成果现已发表在《物理评论 X》上。

研究小组提出了一种"缩放理论",用以解释在玻璃态液体中观察到的动态相关长度的增长。这种相关长度与"热崩塌"有关,"热崩塌"是由热波动诱发的罕见事件,随后会引发更快的动力学爆发。

这项研究的理论框架还提供了对斯托克-爱因斯坦分解的见解,这是一种液aHIZac体粘度与颗粒扩散脱钩的现象。

为了验证他们的理论预测,研究人员在各种条件下进行了大量的数值模拟。这些模拟证实了他们的缩放理论的准确性及其描述所观察到的玻璃态液体动力学的能力。

这项研究不仅加深了我们对玻璃动力学的理解,还提出了一种新的方法来解决其他一些复杂系统的特性问题,包括大脑活动或摩擦物体之间的滑动。

"我们的工作将液体中动态相关长度的增长与崩塌式弛豫联系起来,这种弛豫在无序磁体、颗粒材料和地震等方面得到196世界之最了很好的研究,"Matthieu Wyart 说。"因此,这种方法在其他领域之间架起了意想不到的桥梁。 因此,我们对崩塌如何受到包括热波动在内的外在波动影响的描述可能具有更广泛的意义。"

本文标题: 科学家提出新的理论框架来解释玻璃形成液体中的动态异质性
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