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 非晶態物質是一種微觀結構長程無序、能量長期處于亞穩態的復雜多體相互作用體系。非晶態合金（又稱金屬玻璃）是50多年前發現的一類新型的非晶材料，它的發現極大豐富了金屬物理的研究內容，日益成為凝聚態物理的研究前沿。非晶合金表現出很多獨特的物理、化學性質，特別是塊體非晶合金具有優異的力學性能，例如超高的強度和斷裂韌性、高強度、低彈性模量等。塊體非晶合金被認為是迄今為止發現的最強、最硬、最軟、最韌的金屬結構材料。盡管近年來在非晶合金方面涌現出大批的研究成果，但非晶合金中的一些基本問題仍然缺乏清晰的認識，例如非晶態轉變的物理本質和非晶合金優異力學性能的物理本源等。目前的研究表明這些問題都與非晶合金中復雜的多重弛豫行為有關聯。在非晶態合金形成過程中，存在長時結構弛豫與短時次級弛豫（弛豫）并存的多重動力學行為，次級弛豫的行為表征以及微觀機制是目前非晶合金研究中的關鍵問題。

據報道，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室汪衛華研究組和北京理工大學呂勇軍課題組合作，采用分子動力學方法研究了非晶CuZr合金薄膜的弛豫動力學行為。在非晶態合金的弛豫動力學研究方面取得新進展，揭示了二維非晶合金薄膜材料中次級弛豫形成的微觀機理，發現在接近非晶態轉變的過冷區域存在快慢兩種亞模式。這種多尺度的弛豫行為一直延續到非晶態。模擬結果進一步表明，弛豫在非晶態轉變溫度附近存在著一個動力學轉變。進一步的單粒子動力學分析發現轉變前的弛豫主要是隨機的、熱激活的單粒子跳躍，轉變后的弛豫主要是高度關聯的協同跳躍，后者與應力不均勻性存在著內在聯系，從而給出了非晶合金中弛豫的清晰物理圖像。這些結果對認識非晶的本質、調控非晶材料的物理性質具有意義。

相關研究成果發表在近期的《物理評論快報》[ Phys. Rev. Lett. 120, 155501 (2018)]上，該工作得到了國家自然科學基金委的資助和支持。

另外，汪衛華研究組和北京計算科學研究中心管鵬飛研究組與中國科學技術大學物理系教授徐寧研究組合作，發現了過冷液體的動力學非均勻性和脆度之間的定量關聯性，并從恒定動力學非均勻性的角度出發給出了弛豫時間隨溫度變化的普適描述，揭示了過冷液體中動力學非均勻性與結構弛豫之間的內在關聯性。研究分析發現，從恒定動力學非均勻性的角度出發，可以得到對各過冷液體結構弛豫的普適描述：對于不同類型的過冷液體，相同的動力學非均勻性狀態下，可以得到各體系的特征時間尺度和特征溫度，利用這兩個特征參量可以很好地對所有過冷液體的弛豫時間和溫度之間關系進行標度歸一。這一研究結果表明，動力學非均勻性在認識過冷液體動力學特性，乃至對玻璃化轉變本質的理解方面有著十分重要的地位。

相關研究成果發表在近期的《物理評論快報》[ Phys. Rev. Lett. 120, 125502 (2018)]上，該工作得到了國家自然科學基金委、中科院的資助和支持。

圖1 非晶合金的多重弛豫

圖2 次級弛豫的兩種機制

圖3 不同過冷液體的弛豫時間和溫度之間歸一標度圖。