Relaxation mechanisms in supercooled liquids past the Mode--Coupling Crossover: Cooperatively Re--arranging Regions vs Excitations
在区分玻璃化转变的理论方法方面的挑战之一是获得合适的数据。特别是，粒子分辨的数据在液体过冷过去的模式耦合交叉，直到最近才很难获得。在这里，我们结合了纳米粒子分辨实验和GPU模拟数据，解决了这一问题，并研究了不同理论方法的预测。我们发现支持动态促进和热力学方法。特别是，激发，在动态促进理论的基本单位的放松遵循预测的标度行为和合作重排区域（CRR）的属性是一致的RFOT理论。在弱过冷有有限的粒子之间的相关性，确定在激发和CRR，但这大大增加在深过冷。我们确定了一个时间尺度相关的CRR耦合到结构弛豫时间，从而解耦的激发时间尺度，这仍然是微观的。
2021-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The role of the attractive forces in a supercooled liquid
分子动力学模拟了Lennard-Jones粒子在不同吸引力范围的过冷液体中的结晶过程，结果表明，来自第一、第二和第三配位壳层的吸引力的引入增加了系统结晶的趋势。在过冷液体中的键序$Q_6$是不均匀分布的，对于过冷液体，具有相对高键序的颗粒簇，并且随着吸引力范围的增加，不均匀性的程度系统地增加。结晶开始出现在这样的集群，这共同解释了吸引力对结晶的影响。的均方位移和自扩散常数表现出相同的依赖性的吸引力的范围内的动态和显示，吸引力和力的范围起着重要的作用，键序，扩散和结晶。
2021-02-04 cond-mat.other cond-mat.soft
Theory for Glassy Behavior of Supercooled Liquid Mixtures
提出了一个过冷液体混合物的玻璃态动力学模型。给定单个过冷液体的弛豫行为，该模型预测了它们的混合物的弛豫时间随着温度的降低。该模型基于玻璃化动力学的动力学促进理论，为过冷液体的弛豫和玻璃化提供了物理基础。这与经验线性插值（例如，通常用于预测液体混合物的玻璃化转变温度的戈登-泰勒方程）形成对比。为了理解过冷液体混合物的行为，我们考虑了动力学约束的East模型的多组分变体，其中组分具有不同的能量标度，并且当局部移动区域，即，激励，是存在的。使用变分方法，我们确定一个有效的单组分模型与一个单一的有效能量尺度，最好的近似混合物。当缩放由这个单一的有效能量，我们表明，许多液体混合物的实验弛豫时间都崩溃到“抛物线定律”预测的动力学促进理论。该模型可用于预测玻璃质材料的混合物的传输特性和玻璃化转变温度，在大气化学，生物学和制药的影响。
2019-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unique Dynamic Correlation Length in Supercooled Liquids
我们提出了一个直接比较的动态相关分子的数量在剪切机械和介电松弛的以下七个过冷有机液体：三苯乙烯，四甲基-四苯基-三硅氧烷，聚苯醚，全氢角鲨烯，聚丁二烯，十氢异喹啉，和三丙二醇。对于每一种液体，我们观察到，在剪切和介电弛豫中的动态相关分子的数量是成比例的。我们发现，这种比例可以解释的剪切和介电弛豫时间的去耦指数的恒定性与时间-温度叠加。此外，该比例常数的值与剪切响应函数和介电响应函数的拉伸差异有关。最显着的偏差，从统一的这个常数被发现在液体与强氢键和聚合物。
2010-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Supercooled Water and the Kinetic Glass Transition II: Collective Dynamics
在本文中，我们详细研究了模拟深过冷水SPC/E中集体动力学的Q矢量依赖性。该系统的演变已经遵循了250 ns在低T，允许一个明确的识别两步弛豫过程。我们提出的证据有利于使用的模式耦合理论的过冷液体作为框架的SPC/E水的缓慢的α-弛豫动力学的描述，尽管事实上，在这个系统中的笼的形成是由形成一个开放的网络的氢键，而不是包装的限制，在简单的液体的情况下。
1997-06-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Evidence for compact cooperatively rearranging regions in a supercooled liquid
我们研究了用NVE分子动力学模拟的过冷玻璃形成液体中的结构弛豫。总的动能波动的时间相关性被用来作为系统的遍历平衡的方法的综合措施。我们发现，在冷却下，总的结构弛豫变得延迟相比，对应于结构因子的主峰的中间散射函数的组件的衰减。这一观察结果可以解释为集体运动的粒子保持多体结构的相关性紧凑的三维合作重排区域。
2009-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural relaxation in supercooled orthoterphenyl
我们报告分子动力学模拟的结果进行分子液体邻三联苯在过冷状态下，然后我们与实验数据和模式耦合理论（MCT）的预测进行比较，旨在更好地了解邻三联苯的结构弛豫。我们特别注意集体动力学的波数依赖性。结果表明，该模型的模拟结果与真实系统的实验数据共享许多功能，MCT捕获的模拟结果在半定量水平，除了中间波数连接到分子的整体尺寸。在中间波数区域的理论结果被发现是改善考虑到分子的几何中心的空间相关性。这支持的想法，不寻常的动力学性质在中间波数，报告先前在模拟研究的模型和可辨的相干中子散射实验数据，基本上是由于耦合的旋转运动的几何中心动态。然而，在中间波数处，理论预测与相应的模拟结果之间仍然存在定性和定量的差异，需要进一步的理论研究。
2004-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscous Flow and Jump Dynamics in Molecular Supercooled Liquids: I Translations
利用分子动力学数值模拟方法研究了分子过冷液体的输运和弛豫性质。重点是平移运动。检测到跳跃运动。在较低的温度下，斯托克斯-爱因斯坦定律失效。
1999-12-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic heterogeneity in two-dimensional supercooled liquids: comparison of bond-breaking and bond-orientational correlations
我们比较了在一个经历牛顿动力学的二维液体模型中键断裂事件和键取向弛豫的空间相关性。我们发现键断裂关联函数的弛豫时间比键取向关联函数和自中间散射函数的弛豫时间长得多。然而，随着温度的降低，键取向关联函数的弛豫时间比键断裂关联函数和自中间散射函数的弛豫时间增加得更快。此外，动态相关长度，表征相关的键取向弛豫的大小随温度的降低比动态相关长度，表征相关的键断裂事件的大小增长更快。我们还研究了系综依赖和系综独立的键断裂相关性和键取向相关性的动态相容性。我们发现，对于这两种相关性，系综依赖和系综独立的可扩展性几乎在同一时间表现出最大值，并且这个最大值发生在比动态相关长度的峰值位置稍短的时间。
2016-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite-size scaling and thermodynamics of model supercooled liquids: Long-range concentration fluctuations and the role of attractive interactions
计算了有吸引相互作用和无吸引相互作用时模型过冷液体的偏结构因子、Kirkwood-Buff积分和化学势。我们的目的是调查是否相对较小的差异，在尾部的径向分布函数的结果对比热力学性质。我们的结果表明，吸引势有利于长程结构的成核。事实上，在降低温度时，Bathia-Thornton结构因子在$k\to 0$极限中显示出异常行为。KBI外推到热力学极限证实了这一点，过量的配位数确定了长程浓度波动的异常。相比之下，纯粹的排斥系统仍然完全混溶相同的温度间隔，并只揭示了定性相似的浓度波动的结晶状态。此外，等温压缩势和化学势的差异表明，热力学并不完全由相互作用势的短程排斥部分决定，强调了吸引力相互作用的非微扰作用。最后，在更高的密度下，两个系统显示出几乎相同的动力学性质，排斥相互作用占主导地位，异常消失，两个系统也表现出相似的热力学性质。
2022-03-03 cond-mat.soft
Structural relaxation in a supercooled molecular liquid
我们进行分子动力学模拟的分子系统在过冷状态下的不同值的惯性参数提供的证据表明，长时间的动力学只依赖于平衡结构。这一观察结果与模式耦合理论对玻璃化转变的预测和势能景观控制慢动力学的假设是一致的。我们还发现，在中等波数的动力学性质依赖于分子的几何中心的空间相关性。
2003-09-02 cond-mat.soft
String-like Rearrangements Induce Mobility in Supercooled Liquids
本研究证实动力学促进是过冷液体动力学非均匀性的原因，揭示流动性由粒子卷入微弦（类弦重排）传播而非结构扰动，验证了长期未证实的观点。
2024-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Microscopic origin of excess wings in relaxation spectra of supercooled liquids
玻璃形成在不同的材料中遇到。实验表明，过冷液体的动态弛豫谱一般在玻璃化转变温度$T_g$附近变得不对称，其中在高频处出现扩展的幂律。这个“翅膀”的微观起源仍然未知，迄今为止无法模拟。在这里，我们开发了一种新的计算方法，并研究模型过冷液体的平衡动力学附近的$T_g$。我们证明了出现的幂律翼的数值谱，这源于在罕见的，局部区域的广泛分布的时间尺度上的放松。我们合理化的非对称形状的弛豫谱，通过构建一个经验模型相关联的异质激活动力学与动态促进，这是我们的模拟揭示的两个最小的物理成分。我们的工作提供了一个一瞥的分子运动负责玻璃形成在相关的实验条件。
2022-05-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Attractive versus truncated repulsive supercooled liquids: The dynamics is encoded in the pair correlation function
Université Paris Sud（巴黎第十一大学）；École normale supérieure（巴黎高等师范学院）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris-Diderot（巴黎狄德罗大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；ESPCI ParisTech（巴黎市工业物理化学高等学校）；PSL Research University（巴黎文理研究大学）
我们比较玻璃态动力学在两种不同的液体，其相互作用势的形式。两个系统都有相同的排斥作用，但其中一个系统在势能中也有吸引作用。这两个系统表现出非常不同的动态，尽管有几乎相同的对关联函数。我们证明了一个适当的加权积分的对关联函数，放大了两个系统之间的细微差异，正确地捕捉到他们的动态差异。权重是从标准机器学习算法中获得的。
2020-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal Structural Relaxation in Supercooled Liquids
深度过冷液体中分子动力学的一个特点是弛豫函数的非指数性质。这一直是一个长期存在的问题，如果'普遍'的功能支配的线形玻璃动力学独立于任何特定的分子结构或相互作用。本文通过对深度过冷液体的退偏振光散射谱形和介电数据的综合比较，阐明了这一问题。非常不同的系统，例如氢键和范德华液体，但也离子系统的光散射光谱，几乎完美地重叠，并显示出一个通用的线形的结构弛豫，近似遵循高频幂律$ω^{-1/2}$。然而，介电损耗峰显示出更个别的形状。在低偶极矩的系统中的介电谱中也观察到通用的行为，而在强偶极液体中，额外的互相关贡献掩盖了通用的结构弛豫。
2020-08-03 cond-mat.soft
Superdipole Liquid Scenario for the Dielectric Primary Relaxation in Supercooled Polar liquids
提出了过冷极性小分子液体的耦合动态分子弦的动力学结构，并由此得到了系统转动自由度的哈密顿量。从哈密顿量，强关联的过冷极性液体状态重整化为正常的超偶极子（SD）液体状态。该方案描述了过冷极性液体中初级或α-弛豫动力学的以下主要特征：（1）平均弛豫时间从高温Arrhenius演化到低温非Arrhenius或超Arrhenius行为：（2）弛豫函数从高温指数形式过渡到低温非指数形式;（3）弛豫强度的温度依赖性表现出非居里特性。根据本模型，前两个特征的交叉现象产生于超偶极气体和超偶极液体之间的过渡。模型预测与甘油，一个典型的玻璃形成的实验结果进行定量比较。
2004-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Supercooled Liquids under Shear: Computational Approach
本文对二维软核混合物模型进行了过冷态的分子动力学模拟。该混合物在静态下表现出缓慢的结构弛豫，然而，在剪切状态下，弛豫大大增强。即使在比结构弛豫速率快$10^3$倍的极强剪切下，在相干和非相干密度关联函数中也观察到令人惊讶的小的各向异性。目前的模拟结果符合最近发展的模式耦合理论在剪切的预测。
2003-11-20 cond-mat.soft
Non-Arrhenius Behavior of Secondary Relaxation in Supercooled Liquids
用介电弛豫谱（1Hz- 20 GHz）研究了过冷玻璃形成体从玻璃化转变温度（Tg）到熔化温度的介电弛豫谱。精确的测量，特别是在MHz量级的频率上，揭示了二次β弛豫时间的温度依赖性在T_g以上偏离了Arrhenius关系。因此，我们的结果表明β过程在熔化温度附近而不是在动力学转变点T（约等于1.2Tg）处并入初级α模。
2001-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Revisiting the single-saddle model for the $β$-relaxation of supercooled liquids
玻璃形成液体的动力学表现出一些突出的特点，如两步弛豫和动态非均匀性，这是很难定量预测的第一性原理。在这项工作中，我们重新审视了一个简单的理论模型的$β$ -松弛，即，松弛动力学的第一步。该模型首先由Cavagna等人提出，描述了系统在势能面鞍点附近的动力学。我们扩展了该模型，占密度密度关联函数和4点动态磁化率。我们得到了一个简单的示意性模型的分析结果，与相关的p-自旋模型的结果和非均匀模式耦合理论的预测。建立在最近的计算进展，我们还明确比较过阻尼Langevin动力学模拟的玻璃形成液体接近模式耦合交叉的模型预测。该协议是定量的单粒子动力学性质的水平，只有到早期的$β$制度。然而，由于其固有的谐波近似，该模型是无法预测的时间尺度上的结构弛豫相关的动态。尽管如此，我们的分析表明，与模拟的协议可能会大大提高，如果模式的空间定位是适当考虑。
2022-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The central role of thermal collective strain in the relaxation of structure in a supercooled liquid
采用分子动力学模拟研究了二维二元混合物在过冷液体中结构弛豫的空间分布。它示出的空间异质性的松弛的时间尺度的松弛，而不是由粒子移动的距离π/2kBragg的频率，但由粒子可以实现持久的位移的频率。我们表明，这些持续的位移是通过局部重组和不可恢复的热应变的耦合作用。
2009-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Metabasin dynamics and local structure in supercooled water
我们采用距离矩阵方法研究过冷水中的变质基动力学。我们发现，该系统的运动包括在探索一个有限的区域的配置空间（封闭几个不同的局部极小值），命名为元基，然后由一个尖锐的交叉到一个不同的元基。变基过渡之间的特征时间是结构弛豫时间，这表明这些过渡是相关的长时间动态。变基之间的交叉伴随着几组动态相关粒子的非常快速的扩散跳跃。这些颗粒形成相对紧凑的簇，并作为合作的松弛单元负责密度弛豫。我们发现，这些移动的粒子往往是由一个平均协调大于四，即位于四面体氢键网络被扭曲的区域。
2007-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Predicting how nanoconfinement changes the relaxation time of a supercooled liquid
纳米约束流体的性质与散装液体的性质有着显著的不同。一个基本的未回答的问题是，约束的平衡和动态结果是否以简单的方式相互关联。我们研究了这个问题，通过模拟的液体包括不对称的哑铃形分子，它可以深深过冷而不结晶。我们发现，无量纲的结构弛豫时间-跨越六十年的温度，密度和程度的限制-崩溃时，绘制与过剩熵。数据也崩溃时，绘制与过量等容热容量，一种行为，从存在的同构体的散装和受限状态。
2013-11-05 cond-mat.soft
Crucial role of fragmented and isolated defects in persistent relaxation of deeply supercooled water
水的性质已经很好地阐明了$\sim$ 230 K以上的温度，但在深过冷区的奥秘仍然存在。通过对这个过冷区域进行广泛的分子动力学模拟，我们发现结构和动力学不稳定性隐藏在235 K和150 K之间的实验无法达到的区域。我们发现了一个迄今未发现的碎片从220 K到190 K，这是大集群组成的分子与局部扭曲四面体结构成小块与一个或两个孤立的缺陷的分裂。碎裂导致水的弛豫动力学发生相当大的变化。我们揭示了一个关键的作用，具体的三协调缺陷缓慢，但持久的结构松弛。由于这些特定缺陷导致的弛豫的存在使得水的玻璃化转变温度$T_{\rm g}$（= 136 K）极低，并且解释了为什么水的$T_{\rm g}$是熔融温度Tm的$\sim$ 1/2，远低于通常遵守的$T_{\rm g}/T_{\rm m}$的2/3规则。
2018-11-14 cond-mat.soft
Manifestations of the structural origin of supercooled water's anomalies in the heterogeneous relaxation on the potential energy landscape
液态水在过冷状态下的热力学异常现象是众所周知的。唯象双态模型--基于液态水中存在两种相互竞争的局部态（或结构）的假设--在描述水的热力学异常方面非常成功。然而，液态水中这些相互竞争的局域态的精确结构特征仍然难以捉摸。在这里，我们采用了几何序参量-自由的方法来明确识别两种类型的竞争本地状态-熵和能量的青睐-显着不同的结构和能量的功能在TIP 4P/2005液态水。这种识别是基于系统在势能景观（PEL）中的最速下降能量最小化过程中的异质结构弛豫。这种非均匀弛豫是使用受挫磁系统中自旋玻璃转变启发的序参量来表征的。我们进一步建立了这两种态的布居涨落与过冷水热容反常行为之间的直接关系。熵有利的局部状态的成分依赖的空间分布显示了一个有趣的交叉，从一个跨越网络状的单个集群的空间离域集群在Widom线附近。此外，这项研究建立了直接的关系的地形特征的PEL和水的热力学异常在过冷状态，并提供了替代标记（除了最大的热力学响应函数的轨迹）Widom线在相平面。
2022-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Supercooled Liquids Under Shear: Theory and Simulation
本文从理论和数值两方面分析了过冷流体在剪切作用下的行为。在理论上，我们将过冷流体的模式耦合理论推广到定常剪切流下的系统。我们的出发点是一组广义脉动流体动力学方程的对流项。构造了中间散射函数的非线性积分微分方程。这一理论适用于一个二维的胶体悬浮液。分析了中间散射函数和剪切粘度对剪切速率的依赖性。我们还进行了广泛的数值模拟的二维二元液体软核相互作用附近，但以上，玻璃化转变温度。理论和数值计算结果表明：（1）由于剪切作用，结构弛豫时间和剪切粘度急剧减小。结构弛豫时间和粘度均以$\dotγ^{-ν}$的形式降低，其指数为$ν\leq 1$，其中$\dotγ$为剪切速率。(ii)几乎各向同性的动力学，与各向异性剪切流的强度无关。
2004-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular motions in glass and supercooled states of clotrimazole studied by broadband dielectric spectroscopy
用宽带介电谱研究了克霉唑在宽温度和频率范围内的玻璃态和过冷液体态的分子迁移率。克霉唑在T $_{g}$以下的介电损耗数据未显示出良好分辨的弛豫。在T $_{g}$以上，介电损耗显示结构$α$-弛豫，由于二次弛豫，该结构在高频下被改造为肩状形状。$α$过程的弛豫时间$τ_α$符合Vogel-Fulcher-Tammann方程。从$α$-过程的热行为获得玻璃化转变温度$T_{g}$ = 296 K和脆性指数m = 50。在接近T $_{g}$的温度下，介电损耗具有Kohlrausch-Williams-Watts拉伸指数参数$β_{KWW}$ = 0.56。从耦合模型中得到的原始弛豫时间与克霉唑的二次弛豫时间一致。因此，二次弛豫被认为是Johari-Goldstein（JG）过程，其可以是前体$α$过程。指数$β_{KWW}$的值随温度的升高而增大，标度介电损耗没有形成单一的主曲线。讨论了氯利马唑的结构弛豫过程$α$-弛豫和JG $β$-弛豫过程及其影响。
2016-09-09 cond-mat.soft
Metastable states as a key to the dynamics of supercooled liquids
计算机模拟的模型玻璃形成系统，这是特别敏感的动力学和地形之间的相关性的势能景观。这种分析清楚地表明，在过冷制度的动力学是强烈的影响，在能源景观中的深谷的存在下，对应于长寿命的亚稳态非晶态。我们明确地将非指数弛豫效应和动态不均匀性与这些亚稳态相关，从而与能量景观的特定地形相关。
1999-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local Plastic Response and Slow Heterogeneous Dynamics of Supercooled Liquids
我们证明，通过数值模拟，过冷液体的弛豫动力学与测量粒子的脉冲局部扰动的响应和弱的局部弹性措施的塑性长度尺度相关。我们发现，颗粒平均塑性长度尺度线性消失的温度和控制的超阿耳修斯温度依赖的弛豫时间。此外，我们表明，个别粒子的塑性长度尺度与它们在弛豫时间的典型位移。相反，局部弹性响应仅与振动时间尺度上的动力学相关。
2022-06-22 cond-mat.soft
Violation of Stokes-Einstein and Stokes-Einstein-Debye relations in polymers at the gas-supercooled liquid coexistence
对线性聚合物模型进行了分子动力学模拟，研究了在三种密度（一高两低）下模式耦合理论转变温度$T_c$附近斯托克斯-爱因斯坦（SE）和斯托克斯-爱因斯坦-德拜（SED）关系的违反情况。在低温下，两个低密度系统显示稳定的气体-过冷-液体共存，而高密度系统是均匀的。我们发现，单体密度弛豫表现出SE违反所有三个密度，而分子密度弛豫显示出弱违反SE关系附近的$T_c$在两个较低的密度系统。本研究确定了单体流动性的差异和跳跃运动的观察，在典型的单体轨迹导致SE违规。除了SE破坏，在低密度的气体-过冷-液体共存域中观察到弱的SED破坏。这两个较低密度的系统也显示出在这个聚合物系统的平移和旋转动力学的解耦。
2020-11-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic model for the glass transition: deeply supercooled liquids as mixtures of solid-like and liquid-like micro-regions
对于刚高于其玻璃化转变温度的深度过冷液体，我们提出了一个简单的热力学模型，其中深度过冷液体被假定为类固体和类液体微区的混合物。类液体区域的摩尔分数控制着过冷液体的热力学性质，而类固体区域的摩尔分数控制着过冷液体的弛豫时间或粘度。从深过冷液体的摩尔过剩熵的温度依赖性出发，导出了类液区摩尔分数的温度依赖性，从而得到了深过冷液体的弛豫时间或粘度的温度依赖性.我们的模型的一个中心参数，然后被证明是一个衡量的脆弱性的过冷液体。我们还提出了一种方法来测试我们的物理图像的深度过冷液体的分子动力学模拟的模型液体。
2012-10-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thirty milliseconds in the life of a supercooled liquid
我们结合交换Monte Carlo算法长多CPU分子动力学模拟分析模型过冷液体的平衡弛豫动力学的时间窗口覆盖10个数量级的温度下降到实验玻璃化转变温度$T_g$。通过对\rev{several}时间关联函数的分析，结合粒子运动的时空分辨，可以阐明深度过冷液体中平衡动力学的本质。我们发现，结构弛豫开始在早期罕见的本地化区域的特征在于由一个等待时间分布，开发附近的幂律$T_g$。在较长的时间内，随着接近$T_g$，弛豫事件在这些区域中以增加的概率累积。这种积累导致的幂律增长的线性扩展的松弛域随时间的一个大的，温度依赖的动态指数。超过平均弛豫时间，非弛豫域由于在其边界处发生的弛豫事件而随时间缓慢收缩。我们的研究结果提供了一个完整的微观描述的粒子运动负责玻璃动力学的关键实验签名，从形状和温度演变的弛豫谱的动态异质性的核心功能。他们还提供了一个微观的基础，以了解出现的动态促进深度过冷液体，并允许我们批判性地重新评估玻璃化转变的理论描述。
2022-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of heavy impurities on the dynamics of supercooled liquids
研究了重杂质对过冷液体动力学的影响。当过冷液体中的一小部分颗粒变重时，它们表现出比原始颗粒更慢的动力学，并且也使整个系统更慢。如果我们用重叠关联函数来量化系统中的动力学，那么它对于重粒子和轻粒子有不同的行为。特别地，在整个系统的弛豫时间，由较重颗粒实现的弛豫程度平均小于由较轻颗粒实现的弛豫程度。然而，随着交叉温度$T_0$的交叉，弛豫的这种差异急剧下降。低于这个交叉温度，系统中的粒子具有相似的弛豫时间，而与它们的质量无关。这个交叉温度取决于重粒子的分数和它们的质量。接下来，我们隔离质量不均匀性对过冷液体动力学的影响，并发现其影响随温度单调增加。我们还看到，随着温度的降低，动力学不均匀性的发展是不显着的系统与杂质比纯系统。最后，重杂质的引入可以被看作是减少过冷液体的动力学脆性的一种方式。
2020-05-27 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Glassy dynamics and a growing structural length scale in supercooled nanoparticles
本文通过分子动力学模拟研究不同尺寸过冷二元 Lennard–Jones 纳米颗粒，发现玻璃化转变温度按 $N^{-1/3}$ 降低，且弛豫时间增长与局部有利结构团簇耦合，可用 RFOT 熵液滴模型描述但指数具有尺寸依赖性。
2025-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Acoustic and relaxation processes in supercooled o-ter-phenyl by optical-heterodyne transient grating experiment
采用时间分辨瞬态光栅实验和外差探测技术，在较宽的温度范围内研究了邻叔苯的脆性玻璃形成动力学。我们研究了超过60年的时间内，这种玻璃形成器的动力学过程，具有良好的信号/噪声。声学，结构和热弛豫已被清楚地识别和测量的时间-频率窗口没有覆盖以前的光谱调查。与基于广义流体力学模型计算的密度响应函数进行了详细的比较。
2001-06-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Phenomenological model of supercooled liquid as a possible resolution of the Kauzmann paradox
本文以碳酸丙烯酯为例，提出过冷液体的唯象模型，通过激活定律、双指数弛豫定律和广义Adam-Gibbs定律，为解决Kauzmann佯谬中弛豫时间发散与过剩熵归零的矛盾提供了可能方案。
2023-02-10 cond-mat.soft
The freezing tendency towards 4-coordinated amorphous network causes increase in heat capacity of supercooled Stillinger-Weber silicon
用Stillinger-Weber势模拟的过冷液体硅的热容$C_p$出现异常增加，零压时最大值$C_p$接近1060 K.本文研究了零压下1060 K-1070 K温度范围内过冷SW Si的平衡和弛豫。我们发现，随着亚稳过冷液体相的弛豫开始，累积势能分布中形成了一个直线区域（SLR）。对应于SLR的构型温度接近1060 K，这是较早确定的4配位非晶网络的冻结温度。发现SLR与亚稳液相的分布相切，从而影响分布的宽度。当熔池温度从1070 K降低到1060 K时，有效温度接近熔池温度，这导致亚稳相分布变宽。这反过来又导致势能的总体波动增加，从而增加热容。我们还发现，在松弛的初始阶段，4-配位原子形成6元环的椅子状结构和其他结构单元，表明结晶。同时，椅形六元环的数目与体系中4配位原子的数目之间建立了强相关性。这表明与4配位粒子相关的所有性质都高度相关，因为SLR是在势能分布中形成的，这可以解释为由4配位粒子形成的无定形网络的“冻结”的结果。
2014-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of a Supercooled Polymer Melt
采用分子动力学模拟对由短链组成的聚合物熔体在静态和剪切条件下进行了模拟。应力松弛函数$G(t)$在相对早期阶段呈现拉伸指数形式，在静态过冷状态下最终遵循Rouse函数。施加剪切后的瞬态应力演化对于小于0.1的应变服从线性增长$\int_0^t dt'G(t')$，然后饱和成非牛顿粘度。在稳定状态下，强烈的剪切稀化和延长链成椭球形被发现在非常小的剪切。在这些例子中，应力的玻璃态分量大大增强。
1999-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming in confined geometry: Criticality of the jamming transition and implications of structural relaxation in confined supercooled liquids
在由壁限制的边缘堵塞的固体中，我们计算序参量$\left<Ψ(r)\right>$的粒子和系综平均值作为到壁的距离$r$的函数。作为固体中结构无序和粒子流动性的微观指标，$Ψ$根据定义是均方粒子位移在谐波近似下对温度增加的响应，并且可以直接从零温固体的振动的正常模式计算。我们发现，在受限堵塞固体，$\left<Ψ(r)\right>$曲线在不同的压力下可以崩溃到同一个主曲线以下的标度函数，表明堵塞过渡的临界性。标度坍缩表明在阻塞过渡区存在发散的长度标度和边缘不稳定性，这应该可以通过精心设计的实验来实现。此外，发现$\left<Ψ(r)\right>$在接近壁时被显著抑制，并且在垂直和平行于壁的方向上各向异性。这一发现可用于理解受限过冷液体中结构弛豫的$r$依赖性和各向异性，提供了从零温非晶态固体的角度理解或预测过冷液体行为的另一个例子。
2021-01-25 cond-mat.soft
Thermodynamic scaling of diffusion in supercooled Lennard-Jones liquids
分子间作用势u（r）控制液体结构弛豫的方式是凝聚态物理中一个长期存在的问题。本文中，我们表明，在正常和适度过冷状态下，模拟Lennard-Jones m-6液体（8<m<36）的扩散系数是变量rho^g/T的唯一函数，其中rho是密度，T是温度。标度指数g是材料特定常数，其大小与u（r）的排斥部分的陡度有关，在过冷状态下探测的粒子之间的最近接近距离附近进行评估。还讨论了u（r）的逆幂律近似。
2007-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatiotemporal heterogeneity of local free volumes in highly supercooled liquid
通过对不同粒径的二元混合物的二维分子动力学模拟，讨论了高度过冷液体中局域密度的时空行为及其与动力学不均匀性的关系。为了追踪具有较低局部密度的非均匀存在的空隙，该空隙随着结构弛豫而移动，我们在其宽度随着结构弛豫时间而设置的时间窗口中采用每个颗粒的最小局部密度。受自由体积约束的粒子对应于动力学不均匀性的组态重排区。动力学非均匀性的相关长度随温度的降低而增加，而最小局域密度分布的非均匀性的相关长度则不增加。这些结果与正常模式分析的比较表明，在自由体积上延伸的低频软模式的叠加表现出与断裂键的空间相关性。这一观察结果表明，长程振动模式促进自由体积所代表的脆弱区域之间的相互作用，以诱导在大尺度上的动力学相关性的可能性。
2013-11-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
mesoscopic approach to the slow dynamics of supercooled liquids and colloidal systems
提出了一种基于介观非平衡态热力学的慢弛豫系统动力学分析方法。该方法使我们能够获得动力学方程的Fokker-Planck型的概率泛函和相应的朗之万方程。我们的结果与其他作者得到的结果进行了比较。
2001-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Signature of Dynamical Heterogeneity in Spatial Correlations of Particle Displacement and its Temporal Evolution in Supercooled Liquids
过冷液体动力学的不均匀性被认为是玻璃化转变的标志之一。在过去已经进行了深入的研究，以了解这种异质性的起源动力学和可能的长度尺度与之相关联。我们已经做了大量的分子动力学模拟的几个模型玻璃形成液体在三维理解的时间演化的动力学异质性和异质性长度尺度。我们发现，虽然动态异质性的强度是最大的接近特征$α$ -弛豫时间的系统的时间尺度，动态异质性本身是发达的时间尺度短的$β$ -弛豫时间和生存长达几十个$α$ -弛豫时间的时间尺度。此外，我们发现，温度依赖的异质长度保持相同的整个时间窗口，但其绝对值随时间的变化在一个非单调的方式。
2019-06-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular mode-coupling theory for supercooled liquids: Application to water
我们提出的模式耦合方程的描述中观察到的过冷分子液体接近玻璃化转变的缓慢动力学。模式耦合理论（MCT）最初制定的研究在简单的原子液体中的慢松弛，然后扩展到线性分子组成的液体的分析，在这里推广到系统的任意形状，刚性分子。我们比较预测的理论的$q$矢量依赖的分子非遍历性参数，计算通过数值求解分子MCT方程在两个不同的近似方案，“精确”的结果计算从分子动力学模拟过冷水。理论和模拟数据之间的协议支持的观点，MCT成功地描述过冷分子液体的动力学，即使是网络形成的。
1999-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Facilitation and Glassy Dynamics in Supercooled Liquids
本研究提出解释过冷液体中动力学促进微观起源的理论，通过线弹性与马尔可夫过程建模，重现并预测了玻璃态动力学的多项关键特征，推导了声子与激发共同作用下的弛豫及扩散行为。
2023-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Localised soft modes and the supercooled liquid's irreversible passage through its configuration space
利用计算机模拟，我们表明，在一个过冷液体中的配置的本地化低频正常模式强烈相关的不可逆结构重组的粒子内的配置。建立这种相关性构成了确定后续运动的异质性的配置方面的识别。我们证明了软本地模式的总和的空间分布可以持续，尽管粒子重组，产生显着的变化，在个别模式。随着空间定位，软模式在粒子弛豫中的持续影响导致移动粒子在称为β弛豫的时间尺度上的位移的各向异性。
2009-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Investigation of the dynamical slowing down process in soft glassy colloidal suspensions: comparisons with supercooled liquids
从动态光散射（DLS）实验中获得的强度自相关函数估计的主要和次要的松弛时间尺度的老化胶态悬浮液的Laponite。这些松弛过程的动态减慢相比，在脆弱的过冷液体的观察，通过建立一个一对一的映射之间的等待时间，因为过滤的Laponite悬浮液和逆的温度的过冷液体，是迅速淬火对它的玻璃化转变温度。新的时间尺度，如Vogel时间和Kauzmann时间，被提取来描述Laponite悬浮液中的动力学停滞现象。结果是强烈地让人联想到那些从接近其玻璃化转变的过冷液体中提取的，它表明，每个Laponite浓度计算的Vogel时间近似等于Kauzmann时间，并且存在一个强耦合的主和次级松弛过程之间的老化Laponite悬浮液。此外，这里给出的实验数据清楚地表明了Laponite悬浮液在样品浓度范围内的老化动力学的自相似性质。
2013-12-04 cond-mat.soft
Effects of hydrogen bonding on supercooled liquid dynamics and the implications for supercooled water
大量水的过冷状态在很大程度上被不可避免的结晶所隐藏，这创造了一个实验无法达到的温度状态-一个“无人区”。我们解决这个问题，并规避结晶问题，通过系统地研究氢键低聚液体（乙二醇），其中水对应于单独的链端的过冷动力学。这种新方法允许通过改变链长来改变氢键浓度，从而“稀释水”。我们观察到一个动态的交叉的结构弛豫时间的温度依赖性的所有乙二醇，与大多数过冷液体的共同行为。我们发现，交叉变得更加明显的氢键浓度的增加，这导致了一个显着的动态转变的预测内的水在T~220 K的“无人区”。有趣的是，预测的转变因此发生在所谓的“强-脆”转变的温度下。然而，我们的结果意味着，过冷水的动态转变是类似的，通常观察到的过冷液体。此外，我们还发现支持存在的二次弛豫的水与行为类似的二次弛豫所观察到的乙二醇。
2009-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular relaxations in supercooled liquid and glassy states of amorphous gambogic acid: dielectric spectroscopy, calorimetry and theoretical approach
从理论和实验两方面研究了过冷玻璃态藤黄酸的弛豫动力学和热力学性质。我们测量的弛豫时间的温度依赖性在三个多晶型（α-，β-和γ-形式）。为了深入了解弛豫过程，我们提出了一种理论方法来定量地理解这三个弛豫的性质。α-弛豫捕获分子的合作运动，而β-过程主要由单个分子在其最近邻居形成的笼子内的局部动力学控制。基于定量的理论和实验数据之间的协议，我们的计算清楚地表明，β-过程是结构松弛和分子内运动的前体是负责的γ-松弛。此外，该方法被用来研究加热过程对α弛豫的影响。我们发现，升温速率随Tg和1000/Tg的变化而变化。这些变化与许多先前的研究定性一致。
2020-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
The Geometry of Slow Structural Fluctuations in a Supercooled Binary Alloy
采用分子动力学模拟研究了二元合金非晶形成过程的液态结构。分析相结合的共同邻居分析与几何方法的弗兰克和卡斯珀建立的过冷液体包含扩展的集群，其特征在于由相同的短程命令的晶体。在这些集群中的波动表现出很强的相关性与波动的固有结构能量。因此，冷却时热容的急剧增加直接与弗兰克-卡斯珀星系团的波动增长相关联。团簇中粒子的弛豫主导了自中间散射函数的慢尾。
2009-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Classification of mobile- and immobile-molecule timescales for the Stokes-Einstein and Stokes-Einstein-Debye relations in supercooled water
采用分子动力学模拟对TIP 4P/2005过冷水进行了模拟，研究了不同时间尺度下的分子扩散和剪切粘度，并对Stokes-Einstein（SE）和Stokes-Einstein-Debye（SED）关系进行了评价.为此，我们计算了各种时间关联函数，如均方位移、应力松弛函数、密度关联函数、氢键关联函数、分子取向的转动关联函数、非高斯参数和四点关联函数。我们的SE和SED关系的研究表明，使用这些时间关联函数获得的传输系数和时间尺度可以分为两个不同的类：那些由移动或不移动的分子，由于动力学的异质性。特别是，我们表明，应力弛豫时间，氢键寿命，和大角度旋转弛豫时间与平移扩散耦合，其特征在于由移动分子。与此相反，结构$α$ -弛豫时间，小角度旋转弛豫时间，和特征时间尺度的四点关联函数与平移扩散解耦，并由固定分子。这种解耦导致违反SE关系。这些结果表明，适当表征传输系数，如平移扩散常数和剪切粘度的时间尺度的识别，提供了一个深刻的洞察到违反的SE和SED的关系在玻璃形成液体。
2019-08-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time-dependent four-point density correlation functions in supercooled liquids
本文用含时的四阶密度关联函数研究了过冷液体中的动力学不均匀性以及扩散与结构弛豫的解耦。对应于该关联函数的广义磁化率$χ_4(t)$在中间时间$t_4^*$处具有最大值，并且$t_4^*$和$χ_4(t_4^*)$都随着温度的降低而强烈地生长。我们发现，主要贡献$χ_4(t)$来自暂时本地化（"笼“）粒子之间的空间相关性。我们比较$χ_4(t)$与广义磁化率$χ_M(t)$相关的平方粒子位移的关联函数，并表明，虽然$t_4^*$是大致成比例的$α$ -弛豫时间，$t_M^*$是成比例的自扩散系数的倒数。
1999-10-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impulsive stimulated scatttering signal in supercooled liquids with Debye or Havriliak-Negami relaxation of the specific heat capacity and thermal expansion coefficient
提出了一个广义的物理模型来描述周期光栅结构中弛豫系统对光热激发的脉冲受激散射响应。所提出的方法从Debye和Havriliak-Negami表达式开始，用于频率依赖的热容C（ω）和热膨胀系数γ（ω）。对甘油进行模拟，以测试和比较开发的模型与现有的半经验模型[1]。德拜行为的比热容是兼容的两个温度的情况下，其中，除了经典的，实验上可观察到的温度，其特征在于振动能量状态的系统的分布，第二个温度的特征在于状态的构型能量景观。这里开发的模型已被应用于解释过冷甘油的实验ISS信号，说明从热弹性瞬态的C（ω）和γ（ω）的同时和单独的评估高达100 MHz以下。
2021-03-12 cond-mat.soft
Mean-Field Theory, Mode-Coupling Theory, and the Onset Temperature in Supercooled Liquids
我们认为，在平均能量景观属性急剧变化（$T_{o}$）的温度之间的关系，和故障的平均场处理的动态过冷液体。首先，我们证明了依赖于波矢的模式耦合方程的解经历了一个遍历-非遍历的过渡，始终接近$T_{o}$。推广景观的概念，包括硬球系统，我们表明，固有的结构，$T_{o}$附近的变化的属性是由包装和自由体积比势能更根本。最后，我们研究了有限尺寸的随机正交模型（ROM），并表明在$T_{o}$处发生了对平均场行为的显著修正。这些结果突出了能量景观和模式耦合方法之间的新的连接到过冷液体，并确定什么功能的过冷液体的松弛是适当捕获模式耦合理论。
2003-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
