Soft-Pinning: Experimental Validation of Static Correlations in Supercooled Molecular Glass-forming Liquids
在其玻璃化转变附近的液体粘度的巨大增强通常与转变附近的多体静态相关性的增长有关,通常被称为“无定形有序”。估计在不同的玻璃形成液体的这种相关性的长度尺度是非常重要的,以解开玻璃形成的物理。在这种情况下,分子玻璃形成液体的实验变得至关重要,因为粘度增加了几倍($\sim 10^{14}$),模拟或胶体玻璃实验无法获得所需的长时间尺度。在这里,我们设计了一个实验,提取静态长度尺度的分子液体使用稀释量的另一个大分子作为钉扎网站。从介电弛豫实验上过冷甘油与不同钉扎浓度的山梨醇和模拟上的几个模型玻璃形成液体钉扎网站的结果表明所提出的方法的鲁棒性,打开了大量的机会来研究其他玻璃形成液体的物理。
2021-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxation decoupling in metallic glassy state
在冷却时,玻璃形成液体经历与笼振动和从笼中逃逸相关的两步弛豫,以及随后的\b{eta} -和α-弛豫之间的解耦。所发现的退耦行为极大地改变了玻璃物理和材料研究的面貌。在这里,我们报告了一种新的动态解耦,松弛函数的变化逐渐从一个单一的步骤,两个步骤的形式,随着温度的下降,通过应力松弛的各种金属玻璃在一个广泛的时间和温度范围内低于玻璃化转变温度(Tg)。这样的两步弛豫在玻璃态是出乎意料的,并揭示了从两种不同的机制所产生的动态模式的解耦:一个更快的表现出弹道般的功能,和一个较慢的一个与较宽的弛豫时间分布典型的亚扩散原子运动。这是第一次观察到的两步动力学在金属玻璃态点远比预期的玻璃弛豫方案丰富。
2016-10-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wide range dielectric spectroscopy on glass-forming materials: an experimental overview
介电谱是研究玻璃形成材料动态响应的最常用技术之一。当接近玻璃化转变时,粒子运动的极大减慢,特别是玻璃形成材料中的快速过程,最近已成为科学兴趣的焦点,使得在宽频率范围内的研究非常可取。最近,我们的小组报告了玻璃形成材料在液态和过冷液态下的宽带介电谱的结果,覆盖了超过180年的频率。在本文中,我们给出了一个概述的各种实验装置和技术,用于收集这些光谱。作为一个例子,光谱的原型玻璃形成甘油。
1999-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Statistical mechanical approach to secondary processes and structural relaxation in glasses and glass formers
动态过程的相互关系活跃在玻璃和粘性液体的分离的时间尺度上的研究使用的模型显示两个时间尺度的分叉之间的快速和二次弛豫和二次弛豫和结构之间。动力学的研究允许在平均场近似的动态逮捕的温度以上的系统弛豫的预测,与直接导出的运动方程的结果在模式耦合理论(MCT)过冷粘性液体。改变外部热力学参数,可以表现出很宽范围的现象学,从敏感性损失中结构峰和第二峰的非常清楚的分离到多余的机翼结构。
2011-07-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium and non-equilibrium fluctuations in a glass-forming liquid
玻璃形成液体在其玻璃化转变附近显示出强烈的波动-动力学不均匀性。通过数值模拟一个二元Weeks-Chandler-Andersen液体和改变温度和时间尺度,我们调查的概率分布的两种局部波动的非平衡(老化)制度和平衡制度,并发现他们是非常相似的两个制度和跨温度。我们还观察到,当适当地重新缩放,集成的动态磁化率是非常弱的依赖于温度和非常相似的两个制度。
2008-11-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the Approach to the Equilibrium and the Equilibrium Properties of a Glass-Forming Model
在这份说明中,我们应用一些理论预测,在平均场框架中出现的一个大类的无限范围模型的结构玻璃,我们提出了第一次比较这些预测与数值结果。
1997-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Molecular dynamics simulation of the capillary leveling of a glass-forming liquid
激发最近的实验研究探测i)在玻璃的自由表面的移动层的存在下,和ii)聚合物纳米膜的毛细管平整,我们研究了方波图案的演变在一个通用的玻璃形成二元Lennard-Jones混合物在宽的温度范围内,通过分子动力学模拟。模式的振幅被监测,并且提取相关联的衰减率。后者作为温度的函数的演变表现出两个不同的行为之间的交叉,在通常由玻璃化转变温度和模式耦合临界温度界定的温度范围内。薄膜颗粒均方位移的层分辨分析进一步表明,在玻璃化转变温度以下,在表面的扩散比在本体中快得多。的表面颗粒的扩散系数是大于其散装对应的一个因素,达到105在最低温度下研究。这一因素随着加热而降低,与最近的实验研究一致。
2019-09-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solid-like mean-square displacement in glass-forming liquids
最近的研究表明,几种不同化学性质的玻璃形成液体的频率相关流动性的实部与无序固体中交流导电的随机势垒模型(RBM)的预测一致[S. P. Bierabeth \textit{et al.},物理学评论快报。{ \bf 119},248001(2017)]。受这些结果的启发,我们介绍了一个抗结晶的修改的Kob-Andersen二进制Lennard-Jones混合物的结果,广泛的图形处理单元(GPU)为基础的分子动力学模拟。我们发现,低温均方位移很好地拟合的RBM预测,其中涉及没有形状参数。这一发现突出了解释为什么一个简单的模型的基础上跳跃的非相互作用的粒子在一个固定的随机能量景观可以重现复杂的和高度合作的动态玻璃形成液体的挑战。
2020-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic Fragility Directly Correlates with the Many-body Static Amorphous Order in Glass-Forming Liquids
术语“脆性”描述了当过冷液体接近其假定的玻璃化转变温度时粘度增长的速率。玻璃材料领域正在积极地寻找一种结构起源,这种结构起源支配着过冷液体中的这种动力学减慢,这种动力学减慢在结构上没有任何可辨别的变化。我们的工作表明,明确的证据表明,增长的多体静态无定形秩序是密切相关的玻璃形成液体的动力学脆性。这证实了系统对温度的动态响应隐藏在其微观结构中。这一发现可能为更深入地了解各种玻璃形成液体的弛豫时间或粘度的不同温度依赖性铺平了道路。
2021-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Computational studies of the glass-forming ability of model bulk metallic glasses
块体金属玻璃(BMG)是由过冷液体金属合金在低于玻璃化转变温度下以远快于临界冷却速率Rc的速率快速热淬火而产生的。BMG的玻璃形成能力随R_c的降低而增强,因此好的玻璃形成体具有较小的R_c值。我们进行分子动力学模拟的二元Lennard-Jones(LJ)的混合物,以量化的关键参数,如化学计量比,粒度差异,吸引力的强度,和混合热,影响模型BMG的玻璃成形性。对于二元LJ混合物,我们发现,最好的玻璃形成的混合物具有原子尺寸比(小到大)小于0.92和近50:50的化学计量数。此外,较小原子之间较弱的吸引力相互作用有利于玻璃的形成,而负混合热(在实验相关的制度)不改变R_c显着。这些研究代表了定量预测玻璃成形性的计算方法发展的第一步。
2013-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Relaxation dynamics in the energy landscape of glass-forming liquids
我们数值研究了零温度弛豫动力学的几个玻璃形成模型,其固有的结构,淬火从平衡配置采样在很宽的初始温度范围内。在平均场Mari-Kurchan模型中,我们发现弛豫在一个明确定义的温度以下从幂律变化为指数衰减,这与最近在平均场$p$ -自旋模型中的发现一致。相比之下,对于有限维系统,松弛总是代数的,在高温下具有非平凡的普适指数,在低温下交叉到谐波值。我们表明,这种明显的演变是由一个温度依赖的人口本地化玻璃激发。我们的工作统一了最近的几条研究路线,旨在详细描述玻璃形成者复杂的势能景观,并挑战玻璃的平均场和真实空间描述。
2022-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free Volume cannot Explain the Spatial Heterogeneity of Debye-Waller factors in a Glass-Forming Binary Alloy
我们检查每个粒子的自由体积和粒子位置的方差之间的关系,相当于一个当地的Debye-Waller(DW)因子的二维玻璃形成合金使用分子动力学模拟。我们发现,后者的数量表现出显着的空间异质性,尽管涉及的轨迹两个数量级短于那些通常用来衡量这种异质性。我们发现,自由体积没有表现出显着的空间相关性与当地DW因子。我们的结论是,在局部自由体积的空间变化是不是短期的动态不均匀性的原因。
2005-11-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation kinetics of a symmetric binary mixture of glass-forming liquids
玻璃形成流体的混合物有时在低温下表现出玻璃-玻璃相分离。在这里,我们使用分子动力学模拟来研究玻璃-玻璃相分离的最简单的例子之一。考虑由A型粒子和B型粒子组成的混合粒子,其中A-A和B-B相互作用是相同的Lennard-Jones相互作用,A-B相互作用是排斥的。为了避免结晶,我们还引入了每种组分粒度的多分散性。我们研究了该模型在不同温度下的50:50浓度下的相分离动力学。我们发现,流体动力粗化发生时,温度高于玻璃态动力学的起始温度。在较低的温度下,在很长的时间内观察到扩散粗化,并且在较短的时间内出现进一步较慢的粗化。低于玻璃化转变温度时,畴的生长不会停止,而是变得对数缓慢甚至比对数更慢。通过分析两个时间的关联函数,我们表明,这些缓慢的粗化过程是伴随着一个放缓的微观动力学,这与老化动力学没有相分离的定性相似。基于这些结果,我们讨论了玻璃-玻璃相分离过程中的缓慢粗化和类老化微观减慢之间的可能联系。
2020-04-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Perspective: Configurational entropy of glass-forming liquids
构型熵是表征过冷液体接近玻璃化转变的重要热力学量之一。尽管几十年的实验,理论和计算研究,一个被广泛接受的定义的组态熵是失踪,其定量表征仍然欺诈与困难,误解和悖论,其物理相关性是生动的辩论。最近的计算进展的动机,我们提供了一个教学的角度在玻璃形成液体的构型熵。我们首先解释为什么组态熵已成为一个关键的数量来描述玻璃材料,从早期的经验观察到现代的理论治疗。我们解释了为什么实际的测量必然需要近似,使其物理解释微妙。然后,我们证明,计算机模拟已成为一个宝贵的工具,以获得精确的,非模糊的,和实验相关的测量的构型熵。我们描述了一组可用的计算工具,为每种方法提供了一个关键的讨论。这一观点对于对玻璃材料和复杂系统感兴趣的实验学家和理论家都是有用的。
2019-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Connecting glass-forming ability of binary mixtures of soft particles to equilibrium melting temperatures
玻璃形成能力是玻璃制造和理解长期存在的玻璃转变问题的重要材料性质。由于非平衡性质,很难发展它的理论。本文报道软颗粒二元混合物的玻璃形成能力与平衡熔化温度有关。由于粒度或硬度的差异,混合物中的两种组分实际上感受到不同的熔融温度,导致熔融温度差距。通过改变颗粒的大小,刚度和组成在很宽的压力范围内,我们建立了一个全面的图片的玻璃形成能力,基于我们的发现的玻璃形成能力和熔化温度差距之间的直接联系。我们的研究揭示并解释了模型玻璃形成者的玻璃形成能力的压力和相互作用依赖性,并提出了通过操纵粒子相互作用来优化玻璃形成能力的策略。
2021-01-25 cond-mat.soft
Rebuttal to Schmelzer and Tropin: Glass Transition, Crystallization of Glass-Forming Melts, and Entropy
在最近的一篇文章中,Schmelzer和Tropin [Entropy 20 [2] 103(2018)]对现代玻璃科学的几个方面提出了毫无根据的、令人困惑的批评。依靠前苏格拉底希腊哲学和20世纪20年代至30年代最先进的科学理解,Schmelzer和Tropin传播了一种过时的玻璃物理学观点,这与第二次世界大战后进行的理论和实验领域公认的知识不一致。这封短信的目的是澄清和消除他们的批评。这个反驳是针对我们的同事,特别是那些可能会感到困惑的学生。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static self-induced heterogeneity in glass-forming liquids: Overlap as a microscope
我们提出并数值实现了一个本地探头的静态自诱导的异质性特征玻璃形成液体。该方法依赖于在无约束边界的介观腔中测量的配置对之间的重叠的平衡统计。通过系统地改变探测腔的位置,我们直接检测重叠波动的空间变化。我们提供了一个详细的分析的统计数据的局部估计的构型熵,我们推断的无定形状态之间的表面张力的估计,成分都在随机的一阶过渡理论的基础上的玻璃形成。我们的研究结果代表了第一次直接尝试可视化和量化支撑玻璃形成热力学的自诱导异质性。他们铺平了道路,粗粒度的有效理论的发展和直接评估的作用,热力学的激活动力学的深度过冷液体。
2022-05-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The correlation between fragility, density and atomic interaction in glass-forming liquids
通过分子动力学模拟研究了具有不同原子相互作用和密度的各种玻璃形成液体中的脆性,该脆性控制了液体的温度依赖性粘性性质,因为接近玻璃化转变。我们表明,在纯粹的排斥系统的脆弱性景观可以分为三个区域,定性不同的动态行为,这表明密度起着意想不到的作用,理解排斥陡度依赖的脆弱性。此外,吸引力相互作用对脆性的巨大不同的影响可以从相关零温玻璃的结构性质来估计
2016-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Ergodicity breaking in strong and network-forming glassy system
分析了由弹性和准弹性中子散射实验导出的玻璃态GeO $_2$、$f_{q}(T)$的非遍历因子随温度的变化关系。收集的数据在很宽的温度范围内从玻璃相,到玻璃化转变温度,以及远高于进入过冷液体状态。尽管被调查的系统被归类为原型的强玻璃,它被发现的温度和$q$ -行为的$f_{q}(T)$遵循一些模式耦合理论的预测。实验数据支持的假设,存在一个遍历到非遍历的过渡也发生在网络形成的玻璃体系。
2008-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Fast Dynamics of Glass-forming Liquids investigated by Dielectric Spectroscopy: a Comparison
我们进行了介电谱的分子玻璃形成剂甘油,碳酸丙烯酯(PC)和离子熔体CKN和CRN。频率范围涵盖了从微赫兹到太赫兹的近20年。测量结果与中子和光散射数据进行了比较,并用模式耦合理论进行了分析。
1999-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Glass-forming ability of Lennard-Jones trimers
本文测定了夹角为70 ° ~ 100 °的等腰Lennard-Jones三聚体体系在常压下的熔融温度。两种晶体结构被认为是:一个扭曲的体心立方结构和扭曲的面心立方结构的优先角分别为77和96度。当角度增加时,液体动力学减慢。83度的三聚体角产生等时线和熔融温度之间的最大距离,表明该值给出了最佳的玻璃形成能力。据证实,更好的玻璃形成者可能会发现在角度大于本研究中考虑的。
2019-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural relaxation affecting shear transformation avalanches in metallic glasses
雪崩行为,其特征在于幂律统计和结构弛豫,其导致非晶塑性中的剪切局部化,在决定非晶金属固体的机械性能(即,金属玻璃)。然而,它们之间的相互依存关系仍未得到充分理解。为了研究结构弛豫对基元雪崩行为的影响,我们采用分子动力学模拟方法,对金属玻璃的剪切变形进行了模拟,模拟中采用了两种典型的金属玻璃模型,分别是弛豫程度较低(淬火态)的玻璃和弛豫程度较好(时效态)的玻璃,这两种模型分别表现出相对均匀的变形和剪切带状的非均匀变形.从这两个玻璃模型获得的基本雪崩的数据遵循相同的幂律统计与不同的最大事件大小,以及放松玻璃显示剪切本地化。评估的空间关联函数的非仿射平方位移的原子在每个基本雪崩事件,我们观察到的形状的基本雪崩区域中的放松玻璃往往是各向异性的,而那些在较不放松的玻璃是相对各向同性的。此外,我们表明,在雪崩传播的方向出现的时间聚类,以及放松玻璃模型中存在的各向异性和雪崩大小之间的相当大的相关性。
2020-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Relationship between non-exponentiality of relaxation and relaxation time at the glass transition
通过分析各种玻璃形成液体和聚合物的实验数据,我们发现,非指数$β$和松弛时间$τ$是唯一相关的:$\log(τ)$是一个近似的线性函数的$1/β$,其次是交叉到一个更高的线性斜率。我们合理化所观察到的关系,使用最近开发的方法,其中的玻璃化转变的问题进行了讨论的弹性问题。
2007-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
The Shapes of Cooperatively Rearranging Regions in Glass Forming Liquids
在玻璃态液体中的合作重排区域的形状从低温下的紧凑变化到分形或"弦“,因为从下面接近从活化到碰撞运输的动态交叉温度。我们提出了一个定量的微观处理这种形态的变化的框架内的随机一阶转变理论的玻璃。我们预测的相关性的比率的动态交叉温度的实验室玻璃化转变温度,在玻璃化转变,Δ C_p的热容不连续性。预测的相关性同意由Novikov和Sokolov编制的21种材料的实验结果。
2005-08-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
The excess wing in the dielectric loss of glass-forming ethanol: A relaxation process
液体,过冷液体和玻璃态乙醇的详细介电研究揭示了第三个弛豫过程,除了已知的两个过程。新检测到的过程的弛豫时间表现出强烈的偏离热激活行为。最重要的是,这一过程是明显的过剩翼,这是声称是目前在玻璃形成乙醇的介电损耗谱的原因。此外,已检测到显着的偏差的光谱乙醇从迪克森和Nagel提出的缩放。
2000-02-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A connection between the structural alpha-relaxation and the beta-relaxation found in bulk metallic glass-formers
已经引入了含有La或Ce的新的金属玻璃,其具有接近常规金属玻璃的极限的动态特性。这提供了机会来测试之前在分子和聚合物玻璃形成剂中建立的趋势或相关性,如果存在的话,同样存在于更广泛的金属玻璃家族中。由于金属玻璃形成体的化学和物理结构与软物质截然不同,不能保证在后者中发现的任何相关性在前者中也成立。如果发现,结果使金属玻璃更接近更广泛的玻璃形成者的性质相似,并可能有相同的解释。在非金属玻璃形成体中,已经在结构α-弛豫的非指数性参数与其弛豫时间和β-弛豫时间之间的分离之间建立了一般和基本的联系。在本文中,我们探讨了金属玻璃形成者的实验数据,并显示相关适用。这种相关性的解释。该关联式的建立有助于理解β弛豫在金属玻璃宏观性质中所起的作用,包括与剪切转变区、变形中的韧脆转变、结晶和扩散的关系。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simple strong glass forming models: mean-field solution with activation
我们介绍简单的模型,灵感来自以前的模型泡沫和共价玻璃,平凡的平衡特性,但强大的玻璃形成系统的动力学行为特征。这些模型也是一个概括的步步高或瓮模型的一个非-常数数量的粒子,其中熵障碍被取代的能量障碍,允许激活过程的存在。我们制定了一个平均场版本的模型,它保持了大部分的功能的有限维的,并解析解决了在低温制度的平衡动力学激活起着至关重要的作用。
2002-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gel-forming patchy colloids and network glass formers: Thermodynamic and Dynamic analogies
本文讨论了最近的尝试,以提供一个更深入的了解胶体物质的热可逆的“凝胶”状态,并解开凝胶在胶体水平和凝胶在分子水平,通常被称为网络形成强液体之间的类比。形成凝胶的片状胶体和强液体之间的连接是由粒子间相互作用的有限化合价提供的,即通过存在键合的最近邻的数量的限制。
2007-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscous flow in glass-forming liquids: The twice-activation analysis and the bond wave model
本文提出用于分析粘度-温度数据的二次活化分析法与键波模型,将玻璃形成液体视为以键波为耗散模式的自组织系统,并通过会聚点坐标与脆性度量的相关性解决了脆性度量差异问题。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Four-point susceptibility of a glass-forming binary mixture: Brownian dynamics
我们研究了由布朗动力学计算机模拟得到的Kob-Andersen-Lennard-Jones混合物的四点动态磁化率$χ_4(t)$。我们比较的模式耦合理论的定性预测的模拟结果。此外,我们测试了Berthier \textit{et al.} [Science,\textbf{310},1797(2005)]最近提出的四点磁化率的估计。
2006-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A percolation model for slow dynamics in glass-forming materials
我们确定了一个链接之间的玻璃化转变和渗流的移动区域的配置空间。我们发现,玻璃态动力学的许多特点,例如拉伸指数响应函数和发散的结构弛豫时间,是平均场逾渗的临界性质的后果。逾渗模型的具体预测包括可能的拉伸指数$1/3 \leq β\leq 1$的范围和结构弛豫时间$τ_α$和指数$β$对温度、密度和波数的函数依赖性。
2008-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on: "Static correlations functions and domain walls in glass-forming liquids: The case of a sandwich geometry" [J. Chem. Phys. 138, 12A509 (2013)]
在这篇评论中,我们认为,在评论论文中报告的重叠功能的行为可以完全理解的简单液体与无序基板接触的物理,没有呼吁任何特定的玻璃现象。作为补充材料提供的一维伊辛模型的分析研究进一步支持了这一建议。
2016-06-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Dielectric secondary relaxation of water in aqueous binary glass-formers
水在玻璃状二元混合物中的介电弛豫表现出具有近似普适活化能的Arrhenius行为。在这里,我们证明了它的特征弛豫时间遵循一个显着的一般功能依赖于水的重量分数为广泛的分子系统。
2010-04-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Theoretical and Experimental Study of Compression Effects on Structural Relaxation of Glass-Forming Liquids
我们发展了玻璃形成液体体弛豫的弹性集体非线性朗之万方程理论来研究压缩条件下的分子流动性。所施加的压力限制了更多的分子运动,因此当增加压力时显著减慢了分子动力学。我们定量地确定了结构弛豫时间的温度和压力依赖性。为了验证我们的模型,三个刚性和非聚合物超分子的介电谱实验进行了在环境和高压。数值计算结果与实验数据定量吻合。
2020-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The new face of the activation volume in glass forming systems
本报告提出的解决方案的长期存在的问题有关的关键属性,在玻璃形成和复杂系统的压力相关的动力学:确定的表观活化体积Va和它的压力依赖性。结果在玻璃体前域中测试,高达P ~ 1.2 GPa,用于玻璃形成邻苯二甲酸二异丁酯(DIIP,低分子量液体),异丁氧基氰基联苯(8*OCB,液晶),双酚A/环氧氯丙烷(EPON 828,环氧树脂)。
2018-09-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
A novel view on classification of glass-forming liquids and empirical viscosity model
在过去的几十年里,玻璃形成液体的理论和实验研究已经揭示了普遍的粘度-温度数据中的粘度。在目前的工作中,我们提出了一个粘度模型的实验粘度数据的缩放描述。该模型的一个特点是只有两个可调参数,且在较宽的温度范围内对实验数据的逼近精度高。标度描述的基础是原始温标。在这个缩放描述中,我们得到了转换后的Angell图,其中出现了分离“脆弱”和“强大”玻璃形成者的区域。建议的缩放程序,使人们有可能重新考虑属于某些液体的类型的“脆弱”的玻璃形成。所得到的结果形成的基础上发展的广义缩放描述的结晶动力学在过冷液体和玻璃。
2021-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonlinear dielectric response at the excess wing of glass-forming liquids
我们提出了玻璃形成甘油和碳酸丙烯酯施加电场高达671 kV/cm的非线性介电测量。测量延伸到足够高的频率,以允许调查的非线性行为的制度,迄今为止神秘的多余的机翼,显示在许多玻璃成型机的损耗谱作为第二次幂定律在高频。令人惊讶的是,我们发现一个完全缺乏的非线性行为在多余的翅膀,在明显的对比,α-松弛,在协议与以前的报告,一个强大的增加的介电常数和损耗被发现。
2013-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Statistical Mechanics of Topological Fluctuations in Glass-Forming Liquids
所有的液体都是拓扑无序的材料;然而,无序的程度可以因结构和拓扑的内部波动而变化。这些波动取决于系统的组成和温度。大多数先前的工作已经考虑了液体或玻璃性质的平均值,例如每个原子的拓扑自由度的平均数;然而,性质的局部波动也在控制任何玻璃形成系统的宏观特征中起着关键作用。将无序结构的统计力学与拓扑约束理论相结合,提出了一种通用的方法来模拟玻璃形成液体中的拓扑涨落。在这样做时,我们引入本地化的波动到网络中的拓扑自由度的计算的贡献。用这种方法,无序网络中的全部性质分布可以计算为组成、温度和热历史(对于非平衡玻璃态)的任意函数。目前调查的范围集中在描述液体的拓扑波动,集中在成分和温度的影响。
2018-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal correlations between the fragility and interparticle repulsion of glass-forming liquids
最近发表的分析模型,描述和预测的弹性,粘度和脆性的金属熔体,适用于约30个非金属玻璃体系的分析,从氧化物网络玻璃到醇,低分子量液体,聚合物,塑料晶体,甚至离子玻璃形成。该模型基于幂律指数λ和热膨胀参数α_T,前者代表原子或分子间相互作用势的排斥部分的陡度参数,后者由有效相互作用的吸引非谐部分决定。它允许拟合的粘度或介电弛豫时间的各种类别的玻璃形成的物质,在几十年的典型的超阿氏温度变化。我们讨论了所有这些不同的玻璃形成系统的脆性参数m的模型参数的关系,并检测相关的λ和m的非金属玻璃形成者,在符合模型预测。在这个模型的框架内,因此,玻璃形成的脆弱性可以追溯到表征分子间相互作用的微观模型参数。
2020-09-16 cond-mat.dis-nn 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
Voronoi Glass-Forming Liquids : A Structural Study
本文介绍了一种新的简单流体理论模型,它的相互作用是局部的和多体的,用组态的Voronoi胞定义。所产生的系统进行了研究,理论和数值。我们发现,流体,虽然共享的其他模型的流体软相互作用的全球功能,有几个不寻常的特点,这是调查和讨论。
2017-12-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Is the Structural Relaxation of Glasses Controlled by Equilibrium Shear Viscosity?
弛豫过程的知识是玻璃科学和技术的基础,因为弛豫本质上与玻璃的玻璃化、回火以及退火和一些应用有关。然而,有相互矛盾的报告-这里总结了不同的玻璃-玻璃的结构弛豫时间是否可以使用麦克斯韦方程计算,其中涉及弛豫时间与剪切粘度和剪切模量。因此,本研究旨在验证这两个弛豫时间是否具有可比性。通过在低于假想温度5 ~ 25 K的温度下测量折射率随时间的变化,研究了偏硅酸铅玻璃的结构弛豫动力学。假想温度最初设定为低于玻璃化转变温度5 K。在玻璃化转变范围以上和以下测量平衡剪切粘度,将当前的知识扩展一个数量级。Kohlrausch方程很好地描述了整个研究温度范围内的实验结构弛豫动力学和Kohlrausch指数随温度的增加,与其他玻璃的研究。实验的平均结构弛豫时间比从同构粘度计算的值长得多,正如预期的那样。尽管如此,它们比通过麦克斯韦方程计算的平均弛豫时间高出不到一个数量级,麦克斯韦方程依赖于平衡剪切粘度。这些结果表明,结构弛豫过程不受等结构粘度的控制,平衡剪切粘度仅为结构弛豫动力学提供了一个下限。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coupling between structural relaxation and diffusion in glass-forming liquids under pressure variation
本文采用集体非线性朗之万方程(ECNLE)理论和分子动力学(MD)模拟方法研究了玻璃形成液体在不同压力下的结构弛豫和活化扩散。外部压力限制了单个分子在其笼中的局部运动,并引发合作运动的减慢。虽然ECNLE理论和模拟通常预测玻璃化转变温度和动态脆性随压力单调增加,但模拟表明,当压力高于1000 bar时,脆性降低。发现结构弛豫时间与逆扩散常数线性耦合。值得注意的是,这种耦合与压缩无关。理论计算与模拟结果在数量上吻合得很好,也与以前的工作一致。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Short-time $β$-relaxation in glass-forming liquids is cooperative in nature
在玻璃化转变附近的过冷液体中密度波动的时间弛豫发生在多个步骤中。短时间的$β$ -松弛一般归因于空间局部过程,涉及由其邻居形成的瞬态笼中的粒子的拍击运动。利用分子动力学模拟的三个模型玻璃形成液体,我们表明,$β$ -松弛实际上是合作的性质。使用有限尺寸标度分析,我们提取一个不断增长的长度尺度与$β$-弛豫从观察到的依赖关系的$β$ -弛豫时间的系统尺寸。值得注意的是,这个长度尺度的温度依赖性被发现是相同的长度尺度,它描述了在长时间的$α$ -松弛制度的局部动态的空间异质性。这些结果表明,传统的解释$β$ -弛豫作为一个本地的过程是过于简化,并提供了一个明确的联系之间的短期动力学和长期的结构松弛在玻璃形成液体。
2015-06-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local Density Fluctuation Governs the Divergence of Viscosity underlying Elastic and Hydrodynamic Anomalies in a 2D Glass-Forming Liquid
如果液体迅速冷却形成玻璃,它的结构弛豫会延迟,粘度会急剧增加。在两个维度上,即使在低温下,也会存在强烈的长波长波动,这使得难以评估微观结构弛豫时间。这封信表明,在二维玻璃形成液体中,相邻颗粒之间的相对位移产生与粘度成比例增长的弛豫时间。除了热弹性振动,流体动力学的波动被发现影响的长波长的动态,在长时间的限制,产生一个grammically发散扩散。
2019-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The glass-forming ability of model metal-metalloid alloys
块体金属玻璃(BMG)是一种具有理想机械性能和加工能力的金属玻璃。到目前为止,新的BMG的设计主要采用经验规则和试错实验方法。目前,从头计算方法在寻找大块玻璃形成体的可能原子组合的广阔空间中的实际使用速度非常慢。在这里,我们进行分子动力学模拟的粗晶粒,各向异性的潜力,它模仿原子间的共价键,测量金属-类金属合金的临界冷却速率作为一个函数的原子尺寸比$σ_S/σ_L$和数分数$x_S$的类金属物种。我们表明,在空间中的$σ_S/σ_L$和$x_S$的制度,其中混合良好,最佳的玻璃形成者发生斑片状和LJ颗粒混合物与实验观察到的金属-非金属玻璃形成者相一致。我们简单的计算模型提供了进行组合搜索,以确定新的玻璃形成合金的能力。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Johari-Goldstein relaxation in glass-electrets
我们研究了两种偶极玻璃形成材料在玻璃驻极体状态下的介电响应。这种不寻常的极性玻璃态的物质产生时,偶极液体是过冷的影响下,高直流电场,这导致部分取向秩序的分子携带的偶极矩。通过使用低场介电谱的制备的玻璃驻极体的调查揭示了一个明确的修改其介电响应的制度的Johari-Goldstein β-松弛,指向一个小的,但显着增加其松弛强度相比,正常的玻璃。我们讨论了这一发现的影响仍然有争议的微观解释的Johari-Goldstein松弛,玻璃质的固有属性。
2019-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Excess wing in glass-forming glycerol and LiCl-glycerol mixtures detected by neutron scattering
用不同的中子散射技术研究了玻璃形成甘油和甘油与LiCl混合物的弛豫动力学。所进行的中子自旋回波实验,延伸到相对较长的弛豫时间尺度的顺序为10纳秒,应该允许检测的贡献,从所谓的多余的翅膀。这种现象,其微观起源是有争议的讨论,出现在各种玻璃成型,直到现在,几乎完全是由介电光谱和光散射研究。在这里,我们表明,松弛过程中造成的多余翼也可以检测到的中子散射,直接耦合到密度起伏。
2014-03-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Response to "Comment on Static correlations functions and domain walls in glass-forming liquids: The case of a sandwich geometry" [J. Chem. Phys. 144, 227101 (2016)]
点对集关联函数已被证明是一个非常有价值的工具,以探测无序系统中的结构相关性,但更重要的是,其详细的行为已被用来试图绘制信息的机制,导致玻璃态行为的过冷液体。由于这个原因,辨别这些细节中哪些是玻璃态系统所特有的,哪些是禁闭的一般特征是至关重要的。在本回复中,我们对[J. Chem. Phys. 144,227101(2016)]中提出的问题提供了答案。
2016-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Viscoelastic shear stress relaxation in two-dimensional glass forming liquids
二维玻璃形成流体的平移动力学强烈地受到由D。Mermin和H.瓦格纳作为这些波动的结果,玻璃态动力学的特征,如平台的均方位移和自中间散射函数,是不存在的两个维度。与此相反,Mermin-Wagner波动不影响取向弛豫和发达的高原观察取向关联函数。有人建议,通过监测粒子相对于其邻居的平移运动,可以恢复玻璃态动力学的特征,从而从二维玻璃化转变中解开Mermin-Wagner波动。在这里,我们使用分子动力学模拟研究粘弹性松弛在二维和三维。我们发现不同的行为的动态模量低于发病缓慢的动态(由取向或笼相对关联函数)在二维和三维。二维过冷流体的动态模量比三维过冷流体更拉伸,它不表现出平台,这意味着没有玻璃粘弹性松弛。在较低的温度下,二维动态模量开始表现出一个中间的时间平台和衰减类似的三维动态模量。二维和三维玻璃形成流体的玻璃化行为的差异平行于二维和三维有序方案的差异。
2018-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Which glass stability parameters can assess the glass-forming ability of oxide systems?
玻璃形成能力(GFA)是玻璃科学和技术中最重要的性质。在本文中,我们使用了统计方法-涉及自助抽样和Wilcoxon检验-找出哪些玻璃稳定性参数可以更好地预测玻璃形成能力。我们收集或测量了十二个化学计量的氧化物玻璃,经历了主要的异质成核(最常见的情况下)的必要数据。我们发现一些GS参数可以很好地预测这些氧化物玻璃的GFA,而其他的表现不佳。参数$K_w$排名最高,其次是$K_H$、$γ$、$H^{'}$、$ΔT_{rg}$和$K_{cr}$。我们的研究结果证实了以前的报告进行了使用较少的玻璃,少得多的GS参数,和不太严格的统计。我们还发现,使用$T_c$代替$T_x$提高了这些参数的预测能力。最后,Jezica,这里考虑的唯一参数,在不需要生产玻璃片的情况下预测GFA(即,不依赖于任何结晶信息),在我们的分析中排名相当好。
2020-01-04 cond-mat.soft
Dynamic criticality in glass-forming liquids
我们提出,过冷液体的动力学和玻璃的形成可以从零温度动力学临界点的存在来理解。为了支持我们的建议,我们从简单的物理假设推导出一个过冷液体的动态场论,我们使用重整化群(RG)进行研究。它的长时间行为是由零温度临界点,这对于尺寸d > 2属于定向渗流普适类占主导地位。分子动力学模拟证实了与RG预测一致的动态标度行为的存在。
2004-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the mechanical beta relaxation in glass and its relation to the double-peak phenomenon in impulse excited vibration at high temperatures
本文建立了一个粘弹性模型,揭示了玻璃的α-β弛豫与脉冲激振实验中双峰现象的关系。在模型中,势能景观(PEL)图片的正常模式分析(NMA)被用来描述机械α和β松弛在玻璃材料。该模型表明,当β弛豫峰的频率接近试件的固有频率时,小的β弛豫可导致明显的双峰现象。理论预测得到了氟硅酸盐玻璃梁在跨中脉冲激励下的声频谱的验证。此外,实验结果表明氟硅酸盐玻璃S-FSL 5中的β弛豫频率的负温度依赖性,这可以基于液体状区域中的碎片化氧化物网络补丁的物理图像来解释。
2020-01-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Atomic-scale relaxation dynamics and aging in a metallic glass probed by X-ray photon correlation spectroscopy
我们用X射线光子相关谱研究了金属玻璃在原子长度尺度上的结构弛豫过程。我们报告的动态之间的交叉过冷液体相和亚稳玻璃态的证据,表明不同的起源整个过渡的松弛过程。此外,使用不同的冷却速率,我们观察到一个复杂的层次结构的动态过程,其特征在于不同的老化制度。与软玻璃质材料(如凝胶和浓缩胶体悬浮液)的老化动力学的强类比指出应力松弛是驱动失衡系统松弛动力学的通用机制。
2012-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft