科學網—玻璃形成合金液體獲證存在液液相變

2021-01-09 科學網

 

本報訊（記者彭科峰）近日，華中科技大學柳林團隊、中科院物理所汪衛華團隊等利用國家脈衝強磁場科學中心的高溫核磁共振平臺，並結合分子動力學模擬方法，揭示出玻璃形成合金液體確實存在「液液相變」。相關成果發布於《自然—通訊》。

碳元素可具有多種同素異構體，既可以形成石墨，也可形成金剛石。這種化學成分相同，但晶體結構不同的現象稱為「多晶型」現象。在適當的溫度與壓力條件下，「多晶型轉變」可以具有一級相變的特徵，即從一種晶相經過兩相共存轉變為另一晶相。

類似的現象及相應的相變是否也會在液體中發生？這種假設就被稱為「液液相變」。但此前，從未有人從實驗中驗證過「液液相變」現象。

此前，研究非晶合金液液相變存在兩個難點：一是所有被懷疑是非晶合金液液相變的跡象都出現在過冷液態區，亞穩態液體的晶化問題阻礙了從實驗上仔細觀察和證實液液相變的發生，並且容易被晶化效應的假象所誤導。二是不同晶相具有明顯的結構差異，但相同組份的不同液相的結構特徵差異往往非常微小，加之液體的長程無序結構，液液相變很難用傳統實驗手段探測到。

科研人員對一種非晶合金液體進行了精細的觀察，探測到該體系在熔點以上溫度存在「液液相變」，並且具有一級相變特徵的過冷現象。他們用分子動力學模擬方法，發現整個相變過程中液體的密度並未發生明顯變化。研究結果還表明，局域結構序參量對確定液體結構和動力學性質具有重要作用，因此也極有可能對描述玻璃轉變具有重要意義。

《中國科學報》 (2015-07-27 第1版 要聞)

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