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华中科大等证实玻璃形成合金液体存在液液相

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来源: 作者: 2019-05-16 23:24:18

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近日,华中科技大学柳林团队、中科院物理所汪卫华团队等利用国家脉冲强磁场科学中心的高温核磁共振平台,并结合分子动力学摹拟方法,揭示出玻璃构成合金液体确切存在“液液相变”。相干成果发布于《自然—通讯》。

碳元素可具有多种同素异构体,既可以构成石墨,也可形成金刚石。这类化学成分相同,但晶体结构不同的现象称为“多晶型”现象。在适当的温度与压力条件下,“多晶型转变”可以具有一级相变的特点,即从一种晶相经过两相共存转变为另一晶相。

类似的现象及相应的相变是否也会在液体中产生?这种假定就被称为“液液相变”。但此前,从未有人从实验中验证过“液液相变”现象。

此前,研究非晶合金液液相变存在两个难点:一是所有被怀疑是非晶合金液液相变的迹象都出现在过冷液态区,亚稳态液体的晶化问题阻碍了从实验上仔细观察和证实液液相变的发生,并且容易被晶化效应的假象所误导。2是不同晶相具有明显的结构差异,但相同组份的不同液相的结构特征差异常常非常微小,加上液体的长程无序结构,液液相变很难用传统实验手段探测到。

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科研人员对一种非晶合金液体进行了精细的观察,探测到该体系在熔点以上温度存在“液液相变”,并且具有一级相变特征的过冷现象。他们用分子动力学模拟方法,发现整个相变过程中液体的密度并未产生明显变化。研究结果还表明,局域结构序参量对肯定液体结构和动力学性质具有重要作用,因此也极有可能对描述玻璃转变具有重要意义。

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