大部分液態(tài)物質在快速冷卻或壓縮的情況下都能形成玻璃:體系越過結晶點,動力學急劇變慢,并最終形成可以承受剪切等負載的無序固體。由于結構對稱性破缺的缺失,熱力學上,玻璃化轉變理論的序參量不顯然,熱力學理論眾說紛紜。對比體系的結構與液體沒有明顯的變化,玻璃化轉變的動力學弛豫的改變卻可以高達數十個量級,因此也有部分物理學家試圖從純動力學角度解釋玻璃。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言。另一方面,真實玻璃被證明存在眾多競爭因素,使得實驗或模擬難以精確地驗證理論。無序固體研究的另一條支線是阻塞（Jamming）轉變:熱漲落可以忽略的粒子集合從松散組織轉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,包括非平庸的標度律和臨界響應,一些臨界指數被后續(xù)的工作反復確認,有著很高的數值精度。盡管有理論給出了一些定量的解釋,Jamming轉變缺乏從微觀機制出發(fā)的理論。此外,由于Jammed態(tài)和玻璃態(tài)都是無序固體,兩者之間的關系一直備受關注。近年來,上述問題取得了重要進展。非晶序的平均場理論預言了一種發(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】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：140 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．２二維過冷液體的實空間位移圖，顏色代表粒子的移動大小，從深紅色到深藍色，移??動從小到大，范圍為一個粒子直徑

級相變中的標志性長程漲落［８］，這使得人們開??始考察動力學在實空間中的細節(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??．爲之雄，，２０?丁職祕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力學與結構。左圖：均方位移對??時間／的函數；右圖：靜態(tài)結構因子只０。不同曲線對應不同溫度ｒ下的結果，從??ｒ＝?１．０到ｒ?＝?０．４４６，弛豫時間ｒ提高了約四個量級。摘自文獻Ｎ１。??圖２．２二維過冷液體的實空間位移圖，顏色代表粒子的移動大小，從深紅色到深藍色，移??動從小到大，范圍為一個粒子直徑。移動能力強的粒子和移動能力弱的粒子在實空??間各自聚集，對應系統(tǒng)呈現(xiàn)動力學異質性。摘自文獻１７１１。??直接觀測過冷液體的粒子在實空間中的位移，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）在實空間中呈現(xiàn)出聚??集傾向，說明，相對平衡態(tài)液體中的短程關聯(lián)動力學，過冷液體中存在大尺度的??協(xié)同運動。此外，粒子的移動能力可以隨時間發(fā)生改變，在一段時間內保持振動??的粒子，可能在其他時間段發(fā)生逃逸。這種時空不均勻性被稱為動力學異質性??（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

無法歸因于異質粒子，另一方面，我們將看到過冷液體中的動力學異質性隨著溫??度的降低增強，有別于缺陷機制［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Ｆ辦，？）（上圖）和四點動力學極化率??７４（〇。曲線從左至右，溫度逐漸降低，最低溫度下的數據由方點標出。為⑴在弛豫??時間附近丨？Ｌ有最大值。摘自文獻網。??從以上描述可知，過冷液體中的動力學異質性的關鍵在于分區(qū)域的協(xié)同運??動，可以引入四點關聯(lián)函數描述［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／？的兩個粒子在時長為ｆ的時段的動力學關聯(lián)，關聯(lián)越強，??漲落Ｇ４越大。對Ｇ４（ｒ，ｆ）求空間積分，可以得到相應的動力學極化率，??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）函數的漲落，??ＸＡ｛ｔ）?＝?ｐ?ｄｑ（８Ｔ２｛ｑ，ｔ））?（２．１４）??和隨時間的演化有著清晰的對應關系。首先介紹巧（？，〇的演化過程，??如圖２．３所示，低溫過冷液體（以紅點標記的數據為例）的

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



本文編號：2946278