前沿透视：Nature - 玻璃化转变领域研究取得突破

来源：今日新材料

玻璃化转变作为凝聚态物理学中的两大基本问题之一，是一个非常重要的过程，包括复杂的非线性响应，是近几十年来人们研究的热点话题。尽管晶体和玻璃在生活中以及自然界中普遍存在，人们在过去的几十年中也对胶体的结晶和玻璃化转变做了大量的研究，然而人们还是不能很清楚的认识和理解胶体结晶成核过程和玻璃化转变过程。这一领域既经典又充满挑战！当玻璃形成液冷却时，其组成粒子在动力学上从液态变为更固态。为什么会变硬呢？通常认为“笼的形成（cage-formation process）”导致了玻璃化转变的发生。2020年11月12日凌晨，韩国软物质及生命材料基础科学研究所Steve Granick院士、Li Bo和法国蒙彼利埃大学Walter Kob合作，在玻璃化转变领域研究取得突破。团队通过聚焦激光束对单个粒子局部变形的响应进行成像来探测弛豫动力学，从而在粒子水平上确定复杂笼子形成的过程，阐明玻璃化转变的开始，促进了玻璃科学领域的发展，揭示了笼结构对玻璃材料性能的重要性，本文采用的流变学方法为全面了解玻璃化转变打开了一扇门。团队研究了二维胶体悬浮液（玻璃形成液）为研究对象，利用聚焦激光在粒子水平上扰动悬浮液，同时采用视频显微镜监测系统的非线性动态响应，所有的观察结果都显示出对粒子密度的非单调响应，首次观测到在玻璃化转变时达到峰值。我们认为这是由于笼的形成导致的。粒子通过协同运动形成畴，锁住周围粒子，限制其运动，随着粒子密度的进一步增加，这些局部区域变得越来越刚性，并进一步支配着宏观粒子动力学。微尺度流变变形方法表明：畴进一步合并形成了笼，揭示了材料从液态转变为玻璃态的的第一步。文献链接：Anatomy of cage formation in a two-dimensional glass-forming liquid，Nature，2020https://www.nature.com/articles/s41586-020-2869-5原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1NDc0NTY4OA==&mid=2247493071&idx=1&sn=a9289a9bd196fd0f73b905ed983e265c&chksm=e9c228f8deb5a1eec04a68f8ecb9d680cfacf4a720aa3904d2fb7699c641e4e43253df07bc84&mpshare=1&scene=1&srcid=1112brLBLoPbx9Phhq8bBulI&sharer_sharetime=1605165780248&sharer_shareid=bd42e2ca4eac38ac75396775af17670f&exportkey=AQL7ZBeVZ5vjXfVvjloqCWo%3D&pass_ticket=Vkiq5ugx7LFnXafRX%2BIQ%2BM7UovCAwYxaMjE0cejS6FOMaje3oseWfKzTcy0n5j4r&wx_header=0#rd