發(fā)布時(shí)間：2020-12-29 20:37

　　大部分液態(tài)物質(zhì)在快速冷卻或壓縮的情況下都能形成玻璃:體系越過結(jié)晶點(diǎn),動(dòng)力學(xué)急劇變慢,并最終形成可以承受剪切等負(fù)載的無序固體。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱性破缺的缺失,熱力學(xué)上,玻璃化轉(zhuǎn)變理論的序參量不顯然,熱力學(xué)理論眾說紛紜。對(duì)比體系的結(jié)構(gòu)與液體沒有明顯的變化,玻璃化轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)弛豫的改變卻可以高達(dá)數(shù)十個(gè)量級(jí),因此也有部分物理學(xué)家試圖從純動(dòng)力學(xué)角度解釋玻璃。盡管理論眾多,但大部分停留在唯象層面,僅能解釋某些特定的現(xiàn)象,而且無法給出有效預(yù)言。另一方面,真實(shí)玻璃被證明存在眾多競(jìng)爭(zhēng)因素,使得實(shí)驗(yàn)或模擬難以精確地驗(yàn)證理論。無序固體研究的另一條支線是阻塞（Jamming）轉(zhuǎn)變:熱漲落可以忽略的粒子集合從松散組織轉(zhuǎn)變至剛性固體的過程。Jamming最先被模擬發(fā)現(xiàn)在某些條件下是種臨界現(xiàn)象,包括非平庸的標(biāo)度律和臨界響應(yīng),一些臨界指數(shù)被后續(xù)的工作反復(fù)確認(rèn),有著很高的數(shù)值精度。盡管有理論給出了一些定量的解釋,Jamming轉(zhuǎn)變?nèi)狈�從微觀機(jī)制出發(fā)的理論。此外,由于Jammed態(tài)和玻璃態(tài)都是無序固體,兩者之間的關(guān)系一直備受關(guān)注。近年來,上述問題取得了重要進(jìn)展。非晶序的平均場(chǎng)理論預(yù)言了一種發(fā)生在深過冷玻璃區(qū)的亞穩(wěn)態(tài)-臨界穩(wěn)定的... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．２二維過冷液體的實(shí)空間位移圖，顏色代表粒子的移動(dòng)大小，從深紅色到深藍(lán)色，移??動(dòng)從小到大，范圍為一個(gè)粒子直徑

級(jí)相變中的標(biāo)志性長(zhǎng)程漲落［８］，這使得人們開??始考察動(dòng)力學(xué)在實(shí)空間中的細(xì)節(jié)，盡管系統(tǒng)是平移不變的［６５，６９＿７（）］。??ｒ＊１＇…．一?＇一．－．．一―沾．…—?－?３．０??１０１?ｊ?一??ｉ?１〇？?！?確么，２．５?Ｔ＝０．４４６；Ｘ＝２５０００??．爲(wèi)之雄，，２０?丁職祕(mì)６??－Ｍ?１＝０４６６?ｊ?１．５??—卜．。？??ｉ〇－５?ｊ?￥?！?〇．５?Ｊｙ??…￥２＇ｎ５?０?０?一一＿—／??ｔ?０．０?１０．０?２０．０?３０．０??圖２．１雙分散ＬＪ體系中Ａ粒子在不同溫度下的動(dòng)力學(xué)與結(jié)構(gòu)。左圖：均方位移對(duì)??時(shí)間／的函數(shù)；右圖：靜態(tài)結(jié)構(gòu)因子只０。不同曲線對(duì)應(yīng)不同溫度ｒ下的結(jié)果，從??ｒ＝?１．０到ｒ?＝?０．４４６，弛豫時(shí)間ｒ提高了約四個(gè)量級(jí)。摘自文獻(xiàn)Ｎ１。??圖２．２二維過冷液體的實(shí)空間位移圖，顏色代表粒子的移動(dòng)大小，從深紅色到深藍(lán)色，移??動(dòng)從小到大，范圍為一個(gè)粒子直徑。移動(dòng)能力強(qiáng)的粒子和移動(dòng)能力弱的粒子在實(shí)空??間各自聚集，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)呈現(xiàn)動(dòng)力學(xué)異質(zhì)性。摘自文獻(xiàn)１７１１。??直接觀測(cè)過冷液體的粒子在實(shí)空間中的位移，人們發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的粒子顯??示出顯著的差異。如圖２．２所示，位移較大的粒子（紅色）在實(shí)空間中呈現(xiàn)出聚??集傾向，說明，相對(duì)平衡態(tài)液體中的短程關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)，過冷液體中存在大尺度的??協(xié)同運(yùn)動(dòng)。此外，粒子的移動(dòng)能力可以隨時(shí)間發(fā)生改變，在一段時(shí)間內(nèi)保持振動(dòng)??的粒子，可能在其他時(shí)間段發(fā)生逃逸。這種時(shí)空不均勻性被稱為動(dòng)力學(xué)異質(zhì)性??（Ｄｙｎａｍｉｃ?Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ）ｍ，這并非過冷液體和玻璃中特有的現(xiàn)象，相共存、帶??有缺陷或晶界的晶體等體系中也存在有這種

無法歸因于異質(zhì)粒子，另一方面，我們將看到過冷液體中的動(dòng)力學(xué)異質(zhì)性隨著溫??度的降低增強(qiáng)，有別于缺陷機(jī)制［６＿７］。??（１．ｓ?＿?－??ｃ?〇．〇?－?＼?＼＼?＼＂＼?＼＼??ｅ?０．４?－?＼?＼?＼?＼＼＼＼?－??？．２－?＼?＼＼?＼＼＼?＼?＊??０??＼?＼?＼?＼?Ｖ?ｖ??＾?Ｈ）?５?－??＼?Ｔｕ??ｊ＾ｊ?＿Ｍｊｃｒ＜＞８ｃ．ｕｐＨ?；?Ｅａｒｌｙ?Ｂ?：?Ｌａｔｔ５?３?－??１０°?１０－?Ｋ）１?ｌ?ｉｆ?ｉ（ｆ??１??圖２．３不同溫度下的ＬＪ過冷液體的中間散射函數(shù)Ｆ辦，？）（上圖）和四點(diǎn)動(dòng)力學(xué)極化率??７４（〇。曲線從左至右，溫度逐漸降低，最低溫度下的數(shù)據(jù)由方點(diǎn)標(biāo)出。為⑴在弛豫??時(shí)間附近丨？Ｌ有最大值。摘自文獻(xiàn)網(wǎng)。??從以上描述可知，過冷液體中的動(dòng)力學(xué)異質(zhì)性的關(guān)鍵在于分區(qū)域的協(xié)同運(yùn)??動(dòng)，可以引入四點(diǎn)關(guān)聯(lián)函數(shù)描述［７２］，??Ｇ４（ｒ，?ｔ）?＝?（ｐ（０，０）ｐ（ｒ，?０）ｐ（０，?ｔ）ｐ（ｒ，?ｔ））?－?（ｐ（０，０）ｐ（０，?ｔ））（ｐ（ｒ，?０）ｐ（ｒ，?ｔ））?（２．１２）??Ｇ４（／％〇表征了相距為／？的兩個(gè)粒子在時(shí)長(zhǎng)為ｆ的時(shí)段的動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)越強(qiáng)，??漲落Ｇ４越大。對(duì)Ｇ４（ｒ，ｆ）求空間積分，可以得到相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)極化率，??Ｘ４（ｔ）?＝?ｐ?ｄｒＧ４（ｒ，ｔ）?（２．１３）??作傅里葉變換可以看出為⑴即；Ｆ（ｇ，〇?＝?⑴ｐ＿ｇ（〇）函數(shù)的漲落，??ＸＡ｛ｔ）?＝?ｐ?ｄｑ（８Ｔ２｛ｑ，ｔ））?（２．１４）??和隨時(shí)間的演化有著清晰的對(duì)應(yīng)關(guān)系。首先介紹巧（？，〇的演化過程，??如圖２．３所示，低溫過冷液體（以紅點(diǎn)標(biāo)記的數(shù)據(jù)為例）的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Granular packing as model glass formers[J]. 王宇杰.  Chinese Physics B. 2017(01)



本文編號(hào)：2946278