Science：五階磁化系數幫助揭示非晶熱力學形成機理

非晶材料，也就是所謂的金屬玻璃，越來越受到科學工作者的關注。在關于非晶材料的研究中，大部分的研究都集中在材料的各種性能及相關機制研究，然而，目前關于非晶材料是如何形成的微觀機制還存在很大爭論：一種觀點認為，非晶材料僅僅是一種特殊粘滯態的液體，另一種觀點則認為，非晶材料是一種真實但特殊固態熱力學相變的產物。

近日，來自法國的科研人員通過研究利用三階和五階磁化系數給出了上述爭論的答案。他們對過冷的甘油及碳酸丙烯酯進行高精度的非線性介電實驗，發現了能夠證明熱力學形成非晶構型的有力證據。另外，他們還發現，長大的瞬態域在降溫時會變得緊湊，這意味著它們的分維等于3，因而，非晶形成的玻璃轉變過程可能代表著一類區別于傳統二級相變（分維小于3）的臨界現象。

文獻圖注

圖1 過冷甘油中用兩套獨立裝置測量的五階磁化系數

(A): 五階磁化系數與頻率及溫度的關系圖，在給定溫度下，磁化系數都會存在一個峰值，隨著溫度降低，峰值逐漸升高；
(B): 圖(A)在磁化系數-頻率面的投影圖；
(C): 對比不同階磁化系數的相對大小，階數越大，峰值越高。

圖2過冷碳酸丙烯酯中的五階磁化系數

盡管碳酸丙烯酯與甘油之間具有不同的分子間相互作用，磁化系數隨頻率及溫度的變化情況及特點均與過冷甘油的情況類似。

圖3 峰值處三階及五階無量綱磁化系數隨溫度的變化情況

(A): 對于甘油，歸一化溫度取207K，列出了歸一化后兩種裝置下五階磁化系數峰值及其中一種裝置下三階磁化系數峰值隨著溫度的變化情況，看出五階磁化系數峰值的演化規律在兩種裝置中是相似的；
(B): 對于碳酸丙烯酯，演化規律與甘油類似，只不過歸一化溫度取的是164K。

文獻鏈接:Fifth-order susceptibility unveils growth of thermodynamic amorphous order in glass-formers

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