Does the Adam-Gibbs relation hold in simulated supercooled liquids?
我们进行严格的测试的热力学理论的玻璃化转变的实验相关的温度制度几个模拟玻璃形成。交换蒙特卡罗算法被用来估计的配置熵和静态点到集的长度尺度,并仔细外推的弛豫时间。我们首先量化的配置熵和点到集的长度尺度在二维和三维之间的关系。然后,我们表明,亚当-吉布斯关系一般违反模拟模型的实验相关的时间窗口。收集几个过冷分子液体的实验数据,我们表明,实验观察到相同的趋势。偏离亚当-吉布斯关系仍然与随机一阶跃迁理论相容,并且可以解释Kauzmann和Vogel-Fulcher-Tammann温度之间的差异。或者,它们也可能表明,即使接近$T_g$,热力学也不是缓慢动力学的唯一驱动力。
2019-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
New scaling of Adam-Gibbs relation in glass-forming systems
提出基于Adam-Gibbs模型的新标度方法,利用广义临界类构型熵表达式,发现伪临界指数n具有普适性,且动态与热力学关系吻合良好。
2025-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Configurational entropy of hard spheres
我们通过使用将系统捕获在给定状态内的扰动哈密顿方法来数值计算硬球的二元混合物的构型熵S_conf,这比以前的方法需要更少的假设[R. J. Speedy,Mol. 95,169(1998)]。发现S_conf是填充分数f的减函数,当Kauzmann填充分数f_K = 0.62时,S_conf外推到零,表明硬球体系存在理想玻璃化转变的可能性。最后,亚当-吉布斯关系被发现持有。
2007-06-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Configurational Entropy of Self Propelled Glass Formers
本文计算自推进模型玻璃形成体的构型熵,发现非谐贡献不可忽略,并验证其符合广义 Adam-Gibbs 关系,进而得到构型熵与点到集长度尺度的标度关系。
2022-12-11 cond-mat.soft
The Relationship of Dynamical Heterogeneity to the Adam-Gibbs and Random First-Order Transition Theories of Glass Formation
我们仔细研究常见的措施的模型聚合物熔体的动力学不均匀性和测试这些尺度与亚当和吉布斯(AG)和随机一阶跃(RFOT)理论的玻璃形成液体的松弛假设相比。为此,我们首先分析集群的高流动性的粒子,这些移动粒子的字符串一样的集体运动,和集群的相对较低的流动性。我们发现,高迁移率的集群和字符串的时间尺度与扩散的时间尺度,而低迁移率的粒子的时间尺度与结构弛豫时间。我们发现这些粒子簇的几何结构具有高度的相似性。特别是,我们表明,这些集群的分形维数是一致的,与溶胀支化聚合物或支化聚合物与筛选排除体积相互作用。相比之下,弦的分形维数从小弦的自避免行走跨越到更长的简单随机行走,{更强的相互作用,弦,对应于具有屏蔽排斥体积相互作用的柔性聚合物。我们研究的适当性确定的大小尺度的移动粒子簇或字符串的大小合作重排区域(CRR)的AG和RFOT理论。我们发现,字符串的大小似乎是最一致的措施CRR的AG和RFOT模型。用RFOT模型的“马赛克”长度识别串或簇放松了“熵液滴”是紧凑的传统假设。我们还确认了AG理论的熵公式的有效性,约束RFOT理论的指数值。这一约束,连同尺寸尺度的分析,使我们能够估计RFOT的特征指数。
2013-02-20 cond-mat.soft
Potential Energy Landscape of a Flexible Water Model: Equation-of-State, Configurational Entropy, and Adam-Gibbs Relationship
本文利用势能景观形式理论计算柔性 q-TIP4P/F 水模型的状态方程与构型熵,验证其液-液临界点及 Adam-Gibbs 关系,证明该方法可推广到含分子柔性的体系。
2024-01-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Entropy and relaxation time
本文讨论了熵与液体(特别是玻璃形成系统)的弛豫时间之间的可能关系,为Hecksher等人的题为“A brief critique of the Adam-Gibbs entropy model”的论文[J. Non-Cryst. Solids 325,624-627(2009)]提供补充评论。除了Adam-Gibbs模型,我们还简要讨论了Rosenfeld的过剩熵标度和1964年Chang和Bestul对玻璃化转变时普遍过剩熵的实验观察。
2014-03-11 cond-mat.soft
Glass transition of an epoxy resin induced by temperature, pressure and chemical conversion: a configurational entropy rationale
一个比较研究的动态玻璃形成环氧树脂的玻璃化转变时,通过不同的途径接近:冷却,压缩,和聚合。特别是,温度,压力和化学转化对动力学的影响进行了研究,通过介电谱。在动态特性中发现了深刻的相似性。在Adam-Gibbs理论的框架下,给出了对我们的结构弛豫时间实验结果的统一解读。与实验数据的定量协议是显着的,加入的拟合参数的物理值。特别地,等温τ(P)数据的拟合函数给出了对纯体系的摩尔热膨胀的合理预测,并且在分步聚合下等压-等温τ(C)数据的拟合函数符合在体系完全转化时发散τ的预测。
2001-06-25 cond-mat.soft
Why Colloidal Systems can be described by Statistical Mechanics: Some not very original comments on the Gibbs paradox
胶体颗粒是可区分的。此外,它们的热力学性质是广泛的。如果人们接受N个胶体系统的构型积分必须除以N!的观点,那么统计力学就可以预测这种行为。在许多教科书中,有人认为,因子N!修正了相同粒子(在量子力学意义上)是不可区分的事实。显然,这一论点不适用于胶体。这篇文章解释了为什么,尽管如此,一切都很好。这一点以前已经提出过,但还没有被理解。我还讨论了多分散性的影响。
2013-12-03 cond-mat.soft
Effect of total and pair configurational entropy in determining dynamics of supercooled liquids over a range of densities
在本文中,我们提出了一个过冷液体与Lennard Jones(LJ)势和相应的纯排斥(Weeks-Chandler-Andersen或WCA)势相互作用的研究,在一定的密度和温度范围内,为了理解他们的不同的动力学的起源,尽管他们的结构是相似的。通过Adam Gibbs(AG)关系,以构型熵作为热力学标记,我们证明了这两个体系在低温下的动力学差异可以从热力学上得到解释。在较高的密度下,这些模型系统之间的热力学和动力学差异都减小,本文通过计算不同的参数定量地证明了这一点。该研究还揭示了尽管结构相似,但对熵差异的起源。虽然在B型粒子的偏径向分布函数(rdf)中获得了结构上的最大差异,但AA对和AB对的rdf引起了熵和动力学上的差异。这项工作支持了早期研究中的观察结果(Phys. Rev. Lett.,\textbf {113},225701,2014),并表明它们在性质上是通用的,与密度无关。
2016-04-13 cond-mat.soft
Density dependence of relaxation dynamics in glass formers, and the dependence of their fragility on the softness of inter-particle interactions
脆弱性,量化的弛豫时间的变化的快速性,分析了一系列的模型玻璃形成者,不同的柔软性,它们的粒子间的相互作用。在试图合理化的实验观察胶体悬浮液中,较软的相互作用导致更强的(不那么脆弱)的玻璃形成,我们研究的弛豫动力学的变化与密度,而不是温度,作为一个控制参数。我们采用密度温度标度,在最近的研究中分析,来解决这个问题。我们发现,虽然采用逆密度代替温度导致的结论,软相互作用导致更强的行为,使用涉及温度和密度的缩放变量导致相反的结论,类似于早期的调查,其中温度变化的弛豫动力学分析相同的系统。我们合理化我们的结果,考虑亚当-吉布斯(AG)的脆弱性,其中包括密度依赖性的构型熵和活化能,可能会出现从其他性质的玻璃前体。在Adam-Gibbs关系的框架内,通过采用密度温度标度的分析,我们发现,较软的颗粒使更脆弱的玻璃,从动力学量推导,这是一致的亚当-吉布斯脆弱性。
2017-05-28 cond-mat.soft
Polymer Glass Formation: Role of Activation Free Energy, Configurational Entropy, and Collective Motion
我们提供了一个聚合物玻璃形成的观点,重点是模型中的流体熵和集体粒子运动占主导地位的理论描述和数据分析。我们首先讨论了在高温下的液体的动力学Arrhenius制度,过渡态理论是正式适用的。然后,我们总结了熵理论的演变,从一个定性的框架,组织和解释温度依赖性粘度数据的Kauzmann制定一个假设的“理想的热力学玻璃化转变”的吉布斯和DiMarzio,其次是开创性的测量连接熵和松弛的Bestul和张和亚当吉布斯(AG)模型的玻璃形成合理化Bestul和张的意见。这些发展奠定了基础的广义熵理论(GET),它合并了一个改进的晶格模型的聚合物热力学占分子结构的细节,使分析计算的构型熵与AG模型,产生了高度预测模型的聚合物玻璃形成液体的链段结构弛豫时间。GET的发展与玻璃形成的弦模型平行发生,其中协作重排区域的具体实现被识别并量化为广泛的聚合物和其他玻璃形成材料。弦模型表明,AG的许多假设都得到了模拟的支持,而其他假设则肯定没有,从而产生了玻璃形成的熵理论,这在很大程度上与GET一致。作为GET和字符串模型不断完善,这些模型逐渐成长为一个更统一的框架,这个角度回顾了目前的发展状况,这种有前途的方法的动态聚合物玻璃形成液体。
2021-02-24 cond-mat.soft
Polymer Glass-Formation in Variable Dimension
我们探讨了玻璃形成的性质在可变空间维度($d$)的基础上的广义熵理论,合成的Adam-Gibbs模型与直接计算的构型熵的聚合物流体使用一个已建立的统计力学模型。我们发现,在流体状态下的结构松弛渐近成为Arabius在$d\rightarrow\infty$极限和足够的冷却后,流体转换到一个致密的非晶态与有限的正剩余构型熵附近的$d=8$临界尺寸以上。直接计算的等温压缩性和热膨胀系数,采取的物理措施的包装挫折,表明这些流体性质强烈相关的脆弱性的玻璃形成。
2016-11-08 cond-mat.soft
Atomistic structural mechanism for the glass transition: Entropic contribution
一个流行的亚当-吉布斯方案表明,玻璃和液体超过晶体的过剩熵占主导地位的动态逮捕在玻璃化转变与独家贡献的构型熵超过振动熵。然而,仍然缺乏一个直观的结构理论来解释与熵有关的冻结动力学的出现。在这里,我们研究这些问题,通过原子模拟的振动,构型,以及总熵的模型玻璃形成超过他们的结晶对应物的整个温度范围内,从玻璃到液体。除了确认亚当-吉布斯熵的情况下,香农信息熵的概念被引入到表征的原子级结构的多样性,经历了一个惊人的变化,整个玻璃化转变,并解释了变化中发现的过剩构型熵。因此,隐藏的结构机制下的熵扭结在过渡揭示了扩散的某些原子结构具有较高程度的中心对称性,这是更刚性,具有较少的非仿射软化模式。反过来,这些中心对称(刚性)结构的扩散导致冻结的动力学超过进一步的结构重排变得非常不利,从而解释了扭结的组态熵在过渡。
2020-01-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Efficient Monte Carlo simulation of a glass forming binary mixture
我们提出并使用了一种新的,混合蒙特卡罗算法,结合配置偏置粒子交换与并行回火。我们使用这种新的方法来模拟一个标准模型的玻璃形成的二元混合物以上和以下的所谓的模式耦合温度,Tmct。我们发现,以前用于外推的热力学量低于Tmct的温度下分解的模式耦合温度附近的一个anadministrator。因此,以前对所谓的考茨曼温度的估计需要重新审查。此外,我们还发现将扩散系数D和弛豫时间τ与构型熵Sc联系起来的Adam-Gibbs关系式D ~ exp(-a/TSc)和τ ~ exp(b/TSc)对构型和振动对自由能的贡献解耦的所有温度都是有效的。
2005-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Configurational entropy of polydisperse systems can never reach zero
我们提出的例子系统的配置熵$S_{\text{conf}}$永远不会达到零,而是限制从下面的熵混合$S_{\text{mix}}$相应的理想气体。我们使用$S_{\text{conf}}$定义通过局部极小的势能景观,$S_{\text{conf}}^{\text{PEL}}$。我们表明,这发生在平均场模型中,在集合中的硬球与无穷小的多分散性,和一维硬棒。我们证明,这些结果符合最近的进展,在理解的构型熵定义的自由能景观,$S_{\text{conf}}^{\text{FEL}}$。我们证明了如果$\min( S_{\text{conf}}^{\text{FEL}} ) = 0$,则对于任意系统$\min( S_{\text{conf}}^{\text{PEL}} ) = A N + S_{\text{mix}}$,其中$N$是粒子数,$A$是由相互作用势决定的常数.我们讨论了这些结果的影响亚当-吉布斯(AG)和RFOT关系,并表明后者保留了物理意义的形状为两个构型熵,$S_{\text{conf}}^{\text{FEL}}$和$S_{\text{conf}}^{\text{PEL}}$。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vibrational entropy, configurational entropy, and the fragility of glassforming liquids
最近(伊藤等人参考文献1)的液体的脆性的热力学测量已被定义在温度依赖性的过剩熵的液体在晶体,缩放的过剩熵在玻璃化转变温度,它已与动力学脆性。这种相关性受到了激烈的质疑[2],使用了一些分子液体的介电弛豫数据。我们把这个冲突的角度使用广泛的数据集,涵盖所有类别的液体,同时保留参考文献2的情况。液体的过剩熵,用于相关的热力学量,具有构型和振动分量。这是第二个冲突的根源,它涉及这两个组成部分的相对重要性。支持粘性液体中输运的温度依赖性的Adam-Gibbs“熵”理论的实验测试大多是使用过量熵进行的,但最近对硬球流体[3] SPC-E水[4]和混合LJ [5,6]的模拟研究表明,与A-G理论一样,与构型组分相关。我们在实验室研究中展示了为什么这种相关性应该与两者密不可分。在这个演示过程中,我们确定了一个关键的作用,过量的振动熵在环境压力下的液体造成脆弱的行为。
2000-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Is the glassy dynamics same in 2D as in 3D? The Adam Gibbs relation test
该研究通过 Adam-Gibbs 关系检验二维玻璃动力学是否与三维本质不同,发现去除长波长涨落和非谐修正后,AG 关系在二维仍失效,表明二维玻璃动力学可能 intrinsically 不同。
2023-08-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gaussian excitations model for glass-former dynamics and thermodynamics
我们描述了一个模型的热力学和动力学的玻璃形成液体的激发从一个理想的玻璃态的高斯流形的构型激发态。这三个参数模型的定量拟合的实验数据上的过剩熵和热容量表明,“脆弱”的行为,由急剧上升的过剩热容量表示的玻璃化转变接近从上面,发生在预期的一阶过渡-通常隐藏在下面的玻璃化转变-到一个“强”的液体状态的低过剩熵。该动态模型将松弛与激发事件的分级序列相关联,每个激发事件涉及在单独的可激发单元上积累足够的动能的概率。松弛速率的超阿克里欧斯行为,以及已知的动力学与热力学脆弱性的相关性,都遵循崎岖的景观在振动和构型流形之间的能量分配中引起波动的方式。一个关系推导出的构型热容量,而不是构型熵的亚当吉布斯方程,控制的弛豫时间的温度依赖性,这给出了一个可比的帐户的实验观察。
2006-12-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Dynamically correlated regions and configurational entropy in supercooled liquids
当液体被冷却到低于其熔化温度时,如果避免结晶,它就会形成玻璃。这种现象被称为玻璃化转变,其特征在于在窄的温度区间内粘度显著增加,约14个数量级。玻璃化转变背后的微观机制仍然知之甚少。然而,最近,已经取得了很大的进展,在识别合作重排区域,或动力学的不均匀性,即域的液体,其弛豫是高度相关的。现在认为这些区域的尺寸的增长是粘度增加的驱动机制。最近已经提出了一种工具来量化这些域的大小。我们将此工具应用于广泛的一类材料,以研究异质性的大小与其构型熵之间的相关性,即相关域可访问的状态数。我们发现,一个给定的系统的弛豫时间,除了材料相关的前因子,是一个通用的功能的相关域的组态熵。因此,我们发现,在玻璃化转变温度下,域的大小和每单位体积的构型熵是反相关的,如最初由亚当-吉布斯理论预测的。最后,我们使用我们的数据来提取一些指数定义的框架内的随机一阶理论,最近的定量理论的玻璃化转变。
2007-10-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow dynamics of salol: a pressure and temperature dependent light scattering study
我们研究缓慢的动力学salol通过改变温度和压力,使用光子相关光谱和压力-体积-温度测量,并比较的行为的结构弛豫时间与亚当-吉布斯熵理论和Cohen-Grest自由体积理论内导出的方程。我们发现,压力相关的数据是至关重要的,以评估这些模型方程的有效性。我们的分析支持基于熵的方程,并估计在环境压力下的salol的构型熵?剩余熵的70%。最后,我们调查的结构弛豫过程的形状的演变,并发现一个时间-温度-压力叠加原理在调查范围内举行。
2014-07-14 cond-mat.soft
Tracking Coupled Granular Temperature and Entropy Dynamics in Granular Materials via Dielectric Spectroscopy
National and Kapodistrian University of Athens(雅典国立卡波迪斯特里安大学)
本文通过介电谱学研究颗粒材料中颗粒温度和熵的动力学,利用电荷跃迁和陷阱的热激活过程探测颗粒系统结构弛豫的变化,并验证了在松散和紧密状态下颗粒温度和熵与介电弛豫时间之间的AG类关系。
2026-09-09 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-temperature scaling of the fragility in a model glass-former
一些玻璃形成体的扩散系数和弛豫时间等动力学量可能通过特定的组合而依赖于密度和温度,而不是独立地依赖于密度和温度,从而允许将密度和温度范围内的数据表示为单个缩放变量的函数。这种标度,称为密度-温度(DT)标度,对于具有逆幂律(IPL)相互作用的液体是精确的,但也发现在许多非IPL液体中近似有效。我们已经分析了DT缩放的后果的脆性模型玻璃形成的密度依赖性。我们发现动力学脆性的密度依赖性是弱的,并表明,它可以被理解的DT标度和DT标度在低密度的偏差。我们还表明,Adam-Gibbs关系具有DT标度性,由Adam-Gibbs关系中活化自由能的密度依赖性计算的标度指数与其他方法得到的指数值一致。
2013-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crossover in dynamics in the Kob-Andersen binary mixture glass-forming liquid
玻璃形成液体根据其弛豫时间偏离Arrhenius行为而被广泛地分类为易碎或坚固。在液体如水和二氧化硅中观察到或推断出脆弱到强的交叉,最近还在金属玻璃和相变合金中观察到或推断出脆弱到强的交叉,导致期望这种交叉在玻璃形成者中更广泛地实现。我们调查计算研究的Kob-Andersen模型,访问温度远低于模式耦合温度$T_{MCT}$。我们发现弛豫时间在$T_{MCT}$附近表现出动力学上的交叉,并讨论了它是否具有从弱到强的交叉特征。动力学不均匀性的几个方面表现出反映动力学交叉的行为,而热力学量则没有。特别是,亚当-吉布斯关系描述的弛豫时间和构型熵之间的关系继续保持低于动力学交叉,当包括非谐波修正的振动熵。
2022-04-09 cond-mat.soft
Thermodynamics and Dynamics of a Monoatomic Glass-Former. Constant Pressure and Constant Volume Behavior
我们报告恒体积和恒压模拟的热力学和动力学性质的低温液相和结晶相的修改后的Stillinger-Weber(mSW)模型。我们已经发现,近似线性增加的固有结构的分布的有效高斯宽度。这种效应来自景观的非高斯性,并且与高斯激发模型的预测一致,高斯激发模型将构型流形的热力学表示为激发的集合,每个激发都携带激发熵。mSW模型为我们提供了构型熵和过剩熵,其差异主要归因于振动非谐性。因此,我们可以解决在亚当-吉布斯(AG)方程中经常使用的过剩热力学量之间的区别。当在AG方程中引入过剩熵时,我们发现恒压AG图的斜率出现了一个新的突变。模拟扩散率数据同样很好地拟合通过应用一个新的方程,来自高斯激发模型,强调焓超过熵的热力学控制变量在粘性液体中的运输。
2007-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tetrahedral entropy captures non-monotonicity of electrical conductivity in aqueous monatomic ions
熵和扩散之间的有趣关系是当前非常感兴趣的主题。然而,实验观察到的不寻常的非单调依赖性的限制离子电导率的逆离子尺寸既不描述的亚当-吉布斯熵危机理论,也不罗森菲尔德熵标度。这种失败是明显的,因为在整个尺寸变化中,溶剂的体积熵保持不变,或者经历无穷小的变化。我们表明,它是所经历的标记离子,需要计算的熵。这种熵可以被量化,至少部分地,通过在水化层的离子,表现出非单调的大小依赖性的水分子的四面体排序的变化。
2019-01-19 cond-mat.soft
Unraveling the success and failure of mode coupling theory from consideration of entropy
我们分析了模型过冷液体的动力学在一个温度制度的模式耦合理论(MCT)的预测是有效的定性。在这个政权,亚当吉布斯(AG)的关系,基于激活图片的动态也描述了令人满意的动态,我们探讨这些描述的相互一致性和相互关系。虽然熵和动力学是通过唯象理论联系在一起的,但MCT和熵之间的联系还没有被争论过。在这项工作中,我们探索这种联系,并提供了微观的现象学罗森菲尔德理论的推导。在低温下,MCT幂律制度和AG关系之间的重叠意味着AG关系预测在$T_c$避免发散,其起源可以追溯到对构型熵的消失,我们发现这发生在相同的温度。我们还表明,剩余多粒子熵在描述弛豫时间中起着重要的作用
2015-07-01 cond-mat.soft
A Novel Route to Calculate the Length Scale for the Glass Transition in Polymers
玻璃化转变的发生被认为与随着温度降低而具有增长的长度尺度的协同运动相关联。我们提供了一种新的路线来计算的大小合作重排区域CRR的玻璃形成聚合物结合的Adam-Gibbs理论的玻璃化转变与自浓度的概念。要做到这一点,我们探索在不同环境中的玻璃形成聚合物的动力学。以这种方式获得将CRR的大小连接到构型熵的材料特定参数$α$。因此,CRR的大小可以精确地量化为绝对值。取决于玻璃形成聚合物,该尺寸在玻璃化转变温度下在1 $÷$ 3 nm的范围内。
2006-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Breakdown of the Stokes-Einstein relation in two, three and four dimensions
低温下扩散率和粘度之间斯托克斯-爱因斯坦(SE)关系的崩溃被认为是液体玻璃动力学的标志之一。理论分析与这种故障与存在的异质动态,并通过扩展,与玻璃形成的脆弱性。我们进行了调查的SE关系的故障在2,3和4个维度,以了解这些相互关系。模型玻璃形成者的模拟结果表明,SE关系的破裂程度随着空间维数的增加而降低。击穿本身可以合理化,通过之间的差异的激活自由能的扩散和粘度(或弛豫时间)在亚当-吉布斯关系在三维和四维。在二维的行为也可以理解在一个广义的亚当-吉布斯关系,在以前的工作中观察到。我们计算各种措施的动态异质性,并发现SE故障和措施的动态异质性的程度一般是相关的,但也有一些例外。我们研究的二维系统显示出在高温和低温下的三维和四维系统的行为模式的偏差。研究的液体的脆弱性被发现与空间维度增加,相反的期望的基础上的脆弱性与异质动态的关联。
2012-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A thermodynamic approach to the fragility of glass-forming polymers
我们已经连接的动态脆弱性,即在温度降低时的弛豫时间增加的速度,大量的玻璃形成聚合物的过剩熵和热容。这种联系是从亚当-吉布斯方程中自然得到的,将结构弛豫时间与构型熵联系起来。我们发现一组聚合物有明显的相关性。对于另一组聚合物,这种相关性不工作,我们强调的作用无关的过程中影响宏观热力学性质的松弛过程。一旦这些过程的基本上与温度无关的贡献从总过剩熵中去除,则重新建立动态脆性和热力学性质之间的相关性。
2005-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Thermodynamic-Dynamic Interrelations in Glass-Forming Polymer Fluids
我们利用晶格集团理论(LCT)的聚合物流体表明,构型熵,焓,和内能都是密切相关的,建议由Caruthers和梅德韦杰夫最近的测量,使广义熵理论(GET)的玻璃形成,LCT和亚当-吉布斯模型的组合,可以重铸在任何这些热力学性质作为一个方便的问题。热力学标度,一种形式的密度-温度标度所表现出的动态和一些热力学性质,是用来评估的热力学性质是最自然的动力学联系在一起,我们探讨了这种标度的起源的基础上的GET和分子动力学模拟的粗粒度聚合物模型的直接计算。通过结合我们的综合建模的热力学性质,使用LCT和高度预测的GET模型的流体热力学如何与其动力学,以及模拟结果确认这些理论框架,我们获得洞察热力学方面的集体运动和缓慢的$β$ -玻璃形成液体的松弛过程。
2022-09-09 cond-mat.soft
Analysis of the anomalous mean field like properties of Gaussian core model in terms of entropy
对高斯核模型(GCM)的研究表明,它的行为类似于平均场模型,但性质与标准玻璃模型有很大的不同。在这项工作中,我们调查的熵,即过剩熵($S_{ex}$)和构型熵($S_c$)和它们的不同组成部分,以解决这些异常。我们的研究证实了大多数早期的观测结果,也为高低温动力学提供了新的见解。我们发现,不像在标准的玻璃前,高温动力学是由两个机构的相关性和低温多体相关性,在GCM的高,低温动力学是由多体相关性。我们还发现,在低温下通常是正的,并与激活动力学的多体熵是负的GCM表明抑制激活。有趣的是,尽管抑制激活的亚当-吉布斯(AG)关系,它描述了激活动力学保持在GCM,从而表明非激活的贡献AG关系。我们还发现AG和模式耦合幂律制度之间的重叠导致$S_c$的幂律行为。从我们对这种幂律行为的分析中,我们预测在GCM中,高温动力学将在动力学转变温度处消失,并且在低于该温度时将过渡到激活状态。我们的研究进一步揭示了GCM中的激活区是相当狭窄的。
2018-02-07 cond-mat.soft
A real-space description of the glass transition based on heterogeneities and entropy barriers
基于成核过程的合作性质和熵效应的作用的玻璃化转变的替代方案。新的成分是在松弛过程中的耗散释放的应变能驱动的逐渐变大的合作空间区域的成核。利用不同亚稳组态间跃迁的等概率假设,得到了自由能量耗散率与最大合作区大小之间的关系。由此导出了过冷液体相的最大弛豫时间与有效温度之间的新的唯象关系。这与经典的亚当-吉布斯关系不同,因为它预测在Kauzmann温度下主弛豫时间没有发散,而是从脆弱到强大的行为交叉。
2001-07-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly and glass-formation in a lattice model of telechelic polymer melts: Influence of stiffness of the sticky bonds
强相互作用,自组装遥爪聚合物的晶格集团理论(LCT)提供了一个理论工具,使建立自组装聚合物的重要微观分子细节和它们的本体热力学之间的联系。用于遥爪聚合物的自组装的原始LCT考虑完全柔性线性链的模型[J. Dudowicz和K. F. Freed,J. Chem. Phys. \textbf{136},064902(2012)],而我们最近的工作通过包括对每个单独的遥爪链内的键的链半柔性的描述而引入了对LCT的显著改进[W. S. Xu和K. F. Freed,J. Chem. Phys. \textbf{143},024901(2015)],但遥爪末端之间的物理缔合(或称为“粘性”)键保持为完全柔性。受普遍存在的空间位阻约束赋予额外程度的键刚度(或刚性)的真实遥爪聚合物的关联的启发,本文进一步扩展了LCT,以允许粘性键是半柔性的,但具有不同于每个遥爪链内的刚度。线性遥爪聚合物熔体的Helmholtz自由能的解析表达式提供了这个模型,并说明性的计算证明了显着的影响力的自组装和热力学遥爪聚合物的粘性债券的刚度。还提供了一个简短的讨论的影响,自组装玻璃形成相结合的LCT描述这种扩展模型的遥爪聚合物的结构弛豫时间和构型熵之间的亚当-吉布斯关系。
2016-05-30 cond-mat.soft
A glass transition scenario based on heterogeneities and entropy barriers
我们提出了一个方案的基础上的成核过程和熵效应的合作性质的玻璃化转变。重点是非平衡过冷液体中非平衡能量耗散与成核过程之间的关系,从而引出了复杂性的自然定义。从粗化生长的情况下,我们可以推导出一个熵为基础的波动公式,其中涉及的自由能量耗散率的玻璃与最大的合作区域的成核率。作为副产品,我们得到了一个新的唯象关系的最大弛豫时间在过冷液体相的有效温度。这不同于亚当-吉布斯关系,因为它预测在Kauzmann温度下主弛豫时间没有发散,并且存在从脆弱到强大的行为的交叉。
2001-06-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Thermodynamics and its correlation with dynamics in a mean-field model and pinned systems: A comparative study using two different methods of entropy calculation
最近,我们中的一些人开发了一种新的模型玻璃形成液体k额外的相互作用与伪邻居的每个液体粒子和以上的常规相互作用与其邻居。这些系统的结构和动力学分析表明,随着k的增加,系统具有更多的平均场性质。这项工作提出了一个广泛的研究上述模型的热力学的几个值的k及其相关的动力学。我们惊讶地发现,通常的热力学积分(TI)方法计算熵提供了非物理的结果,这个模型。它预测的组态熵消失的状态点,集体和单粒子动力学的系统显示完全放松。然后,我们采用一种新的方法称为两相热力学(2 PT)方法来计算熵。我们发现,随着k的增加,使用两种方法(2 PT和TI)计算的熵的差异增加。我们还发现,在所研究的温度范围内,通过2 PT方法计算的熵满足亚当-吉布斯(AG)的弛豫时间和构型熵之间的关系,而通过TI方法计算的熵显示出强烈的违反。然后,我们应用2 PT方法来计算在另一个系统中的熵,其中一些分数的粒子被钉扎在他们的平衡位置随机。该系统还显示了与先前报告的AG关系类似的故障。我们发现,通过2 PT和TI方法计算的熵的差异随着钉扎密度的增加而增加。我们还发现,当使用2 PT方法计算熵时,动力学和熵之间的AG关系成立。
2021-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic heterogeneity in a glass forming fluid: susceptibility, structure factor and correlation length
我们调查的增长动态异质性的玻璃质硬球混合物的体积分数,并包括模式耦合过渡。我们使用一个80000粒子系统来测试一个新的程序来评估一个动态相关长度xi(t):我们确定系综独立的动态磁化率chi_4(t),并使用它来促进评估xi(t)的四点结构因子的小波矢量行为。我们分析了α弛豫时间τ_alpha、chi_4(τ_alpha)和xi(τ_alpha)之间的关系。我们发现,模式耦合一样的幂律提供了一个合理的描述的数据在一个有限的范围内的体积分数,但幂律的指数不同的预测的非均匀模式耦合理论。我们发现xi(tau_alpha)~ ln(tau_alpha)在所研究的整个体积分数范围内,这是符合亚当斯-吉布斯型关系。
2010-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical transition in translational and rotational dynamics of water in the grooves of DNA duplex at low temperature
我们用分子动力学模拟方法模拟了DNA双链体凹槽中水的结构和动力学。我们发现一个动态的转变在两个平移和定向动力学的水分子的DNA双链体的主要和次要凹槽的签名。该转变发生在比本体水被脱水以经历动态转变的温度($T_L\approx$ 247 K)稍高的温度($T_{GL} \approx $ 255 K)。然而,槽水,表现出显着不同的温度依赖性,其性质从散装。熵计算表明,小沟水在室温下也是有序的,在$T \approx$ 255 K时的相变可以表征为{ \em强-强}动力学相变.低温水的特征在于明显的四面体有序,如在O-O-O角分布中$109^{\circ}$附近急剧上升所示。我们发现,亚当斯-吉布斯之间的关系的构型熵和平移扩散持有相当不错,当这两个量一起绘制在一个主图的不同区域的水相DNA双链体(散装,主要和次要凹槽)在不同的温度。水分子在DNA不同区域之间转移的活化能与温度无关。
2008-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Space-Time Correlations in the Orientational Order Parameter and the Orientational Entropy of Water
我们引入了局域四面体序参量$Q\equiv Q(r,t)$的空间相关函数$C_Q(r)$和时间自相关函数$C_Q(t)$。使用计算机模拟的TIP 5 P模型的水,我们调查$C_Q(r)$在一个广泛的区域的相图。首先,我们表明,$C_Q(r)$在高温$T>T_W\approx 250$ K下,在$r\approx 0.32$ nm处显示出负相关关系,在Widom线$T_W$以下变为正相关。此外,我们发现,在低温下,$C_Q(t)$表现出类似于自中间散射函数的两步时间衰减,并且相应的相关时间$τ_Q$显示出从$T>T_W$的非Arrhenius行为到$T<T_W$的Arrhenius行为的动态交叉。最后,我们定义了一个取向熵$S_Q$与{ \it本地}取向顺序的水分子,并表明,$τ_Q$可以提取$S_Q$使用模拟的亚当-吉布斯关系。
2008-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatially Heterogeneous Dynamics in a Metallic Glass Forming Liquid Imaged by Electron Correlation Microscopy
过冷液体在其原子排列的波动动力学中表现出空间不均匀性。非均相动力学的长度和时间尺度是玻璃化转变的核心,并影响晶体从液体成核和生长。我们报告的直接实验可视化的空间非均匀动力学作为一个函数的温度在过冷液体状态的Pt基金属玻璃,使用电子相关显微镜与亚纳米分辨率。实验的四点时空强度关联函数表明,当液体冷却到玻璃化转变温度时,动态相关长度$ξ$不断增长。$ξ$作为弛豫时间的函数$τ$数据与玻璃化转变的Adam-Gibbs、非均匀模耦合理论和随机一级转变理论符合得很好。同样的实验表明,存在一个纳米厚度的表面层附近的数量级较短的弛豫时间比内部的散装。
2018-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermodynamics, kinetics and fragility of bulk metallic glass forming liquids
本文综述了大块金属玻璃形成液体的动力学和热力学脆性。介绍了测定过冷金属液体动力学脆性、弛豫行为和热力学函数的实验方法。现有的数据进行了评估和讨论,使用Vogel-Fulcher-Tammann方程和亚当-吉布斯的框架,以及科恩-特恩布尔自由体积的方法。与纯金属和大多数非玻璃形成合金相比,大块玻璃形成剂是中等强度的液体。通常,脆性参数$D^{*} $随着合金的复杂性而增加,合金族之间存在差异,例如,贵金属基合金比Zr基合金更脆。至少一些块状金属玻璃形成液体,例如Vitreloy 1,经历从高温下的脆性状态到低温下的强状态的转变,表明在Zr基合金中这种行为是常见现象。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plasticization and antiplasticization of polymer melts diluted by low molar mass species
利用广义熵理论推导出被结构性分子添加剂稀释的聚合物熔体的玻璃形成分析,该理论涉及亚当-吉布斯模型和基于聚合物熔体晶格模型的构型熵直接计算的结合,其中包括单体结构效应。抗增塑伴随着相对于纯聚合物的玻璃混合物的“增韧”,并且发现当稀释剂是与聚合物基质具有强烈吸引力的相互作用的小物种时发生这种效果。增塑导致玻璃化转变温度T_g降低和脆性主体聚合物在玻璃态下的“软化”。与聚合物基质具有弱吸引力相互作用的小添加剂促进塑化。计算了全柔性短链低聚物稀释聚苯乙烯的T_g的变化,以及T_g下等温压缩系数的相对变化,以表征添加剂作为增塑剂或抗增塑剂的程度。该理论预测,降低的脆性可以伴随着分子添加剂对玻璃的增塑和反增塑。通过分析稀释剂的性质(内聚能、链长和刚度)对稀释聚合物熔体中玻璃形成的影响,合理地解释了这些分子添加剂对聚合物的玻璃化转变温度和脆性的普遍降低。在改变流体组成时引起的固定温度下的玻璃形成的描述直接暗示了作为聚合物浓度的函数的结构弛豫时间的Angell方程,并且计算出的“零迁移率浓度”与逆聚合指数N成线性比例。
2010-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic signature of the thermodynamic transition in a novel mean field system
本文通过引入伪邻居构建了新型平均场系统,发现存活的伪键数量与热力学转变温度T_K直接相关,为热力学转变提供了稳健的动力学特征。
2025-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci