今日Nature：揭示玻璃形成的奥秘—玻璃液中笼状物的形成

【研究背景】

玻璃材料在日常生活中随处可见，其在学术和技术上具有重大研究意义，然而人们对从液态变为玻璃态时的粒子尺度动力学知之甚少。当玻璃形成液体冷却时，其组成粒子的动力学从液态变为更固态。研究报道，由此产生的玻璃状材料的坚固性是由于形成了笼状过程，由此单个粒子的运动越来越受到相邻粒子的限制。这一过程始于玻璃形成液体最初显示出玻璃态动力学迹象的温度（或颗粒密度），然而，笼状物如何形成的细节仍是未解之谜。

【成果简介】

近日，韩国软物质及生命材料基础科学研究所Li Bo, Steve Granick教授联合法国蒙彼利埃大学Walter Kob教授研究二维胶体悬浮液（玻璃形成液）中颗粒水平上的笼状物的形成。作者使用聚焦激光在粒子水平上扰动悬浮液，并用视频显微镜监测系统的非线性动态响应。所有的观测值都是非单调响应的粒子密度函数，在第一次观察到玻璃态动力学时达到峰值，同时这种最大的反应是由于笼状结构的形成，通过粒子以合作方式运动的区域的出现来量化。随着粒子密度的进一步增加，这些局部区域变得越来越刚性，并支配着宏观粒子动力学。这种微尺度流变变形方法表明，在玻璃形成液中的笼形成与这些区域的合并直接相关，并揭示了液体转变为玻璃材料的第一步。该文章近日以题为“Anatomy of cage formation in a two-dimensional glass-forming liquid”发表在知名期刊Nature上。

【图文导读】

图一、实验系统及其对局部扰动的响应

图二、激发特性与堆积密度的非单调关系

图三、不同填料组分的颗粒位移

文献链接：Anatomy of cage formation in a two-dimensional glass-forming liquid (Nature, 2020, doi: 10.1038/s41586-020-2869-5)

本文由大兵哥供稿。