玻璃是一種特殊的固體材料，具有超強(qiáng)、超硬、堆積致密等典型的固體特性，同時(shí)又具有像液體一樣無(wú)序的原子結(jié)構(gòu)。由于玻璃態(tài)物質(zhì)始終處于非平衡態(tài)，將始終向能量更低的平衡態(tài)演化，這個(gè)過(guò)程被稱為結(jié)構(gòu)弛豫。結(jié)構(gòu)弛豫會(huì)嚴(yán)重影響金屬玻璃的穩(wěn)定性及其工程應(yīng)用，而其機(jī)制尚不清楚。
在“東方”超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)的支持下，中國(guó)科學(xué)院物理研究所極端條件物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬和動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)、納米壓痕測(cè)試等多種動(dòng)力學(xué)研究手段，發(fā)現(xiàn)了金屬玻璃等緊密堆積的玻璃固體中存在繼承了高溫液體動(dòng)力學(xué)行為的類液原子，這一發(fā)現(xiàn)突破了玻璃的傳統(tǒng)微觀圖像，揭示出金屬玻璃部分固體，部分液體的本質(zhì)。通過(guò)對(duì)幾種典型金屬玻璃體系長(zhǎng)時(shí)間尺度的分子動(dòng)力學(xué)模擬，并利用循環(huán)應(yīng)變加載技術(shù)加速金屬玻璃的弛豫，觀測(cè)到了金屬玻璃的室溫弛豫并進(jìn)行了系統(tǒng)的表征，最終構(gòu)建了無(wú)序體系從高溫簡(jiǎn)單液體到室溫玻璃態(tài)的完整弛豫動(dòng)力學(xué)圖像，為進(jìn)一步理解玻璃和玻璃轉(zhuǎn)變的本質(zhì)提供了新的證據(jù)。
圖1?通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬揭示金屬玻璃中的類液原子
圖2?循環(huán)應(yīng)變加載下的金屬玻璃弛豫動(dòng)力學(xué)。其動(dòng)力學(xué)特征與過(guò)冷液體存在明顯區(qū)別
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