华中科大《PRL》金属玻璃弛豫过程获重要进展！

来源：材料科学与工程

近日《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线刊发了华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心于海滨教授团队题为“Predicting Complex Relaxation Processes in Metallic Glass”的论文。于海滨教授为论文通讯作者，美国爱荷华州立大学埃姆斯实验室博士后孙阳和中心2016级博士生彭思旭为共同第一作者。

论文连接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.105701

非晶态物质（也称为玻璃态物质）兼具固体和液体的性质，是现代科学技术的重要材料。然而，非晶态因结构无序为相关研究带来了重重困难，《科学》杂志曾在2005年提出125个最具挑战性的科学问题，其中就包括玻璃转变和非晶态物质的本质。非晶态物质几乎在任何温度和时间尺度都发生不同的动力学过程，称为弛豫。弛豫是非晶态物质的普遍特征，对玻璃材料的性能具有显著影响，揭示不同弛豫过程的微观机制一直是玻璃物理的关键问题。

图为金属玻璃弛豫过程的理论预测（左）和实验（右）

该研究中，于海滨教授团队利用大规模分子动力学模拟，使得时间尺度达到微秒量级，预测了一种非晶态铝合金中存在复杂的弛豫模式。研究发现，该金属玻璃中除了主弛豫（α弛豫）以外，还在液氮温度下出现了明显的次级弛豫（β弛豫）和一个异常的α2弛豫过程。在此基础上，他们通过实验证实了这些弛豫过程，其中α2弛豫是首次在非晶态合金中发现。进一步的理论模拟也澄清了β弛豫和新发现的α2弛豫的微观机理：β弛豫来源于体系存在大量链状原子协同运动，α2弛豫主要来源于体系中不同组成原子的运动能力在低温下的显著差别。该研究有助于理解非晶态物质的本质，对新型非晶态合金材料的设计具有重要意义。该研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目资助。