【中玻網(wǎng)】對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，玻璃就是用來(lái)制作窗戶(hù)和酒瓶的一種透明材料而已。它有著像金屬、晶體以及數(shù)不勝數(shù)的其他物質(zhì)所具有的固體形態(tài)，同時(shí)又和水、酒精等許多液體一樣晶瑩剔透。它既可以脆弱得不堪一擊，又可以堅(jiān)韌非常。從表面上看，玻璃更像固體，但內(nèi)部原子排列卻更接近液體。

　　但是，如果我們想要在室溫下探測(cè)到氧化硅玻璃的流動(dòng)，可能需要等待的時(shí)間會(huì)和目前市場(chǎng)的壽命一樣長(zhǎng)。中國(guó)科學(xué)院物理研究所汪衛(wèi)華研究組轉(zhuǎn)而關(guān)注金屬玻璃（非晶合金），因?yàn)槠湮⒂^流動(dòng)的時(shí)間尺度更適合實(shí)驗(yàn)觀察。

　　金屬玻璃弛豫過(guò)程分兩步

　　玻璃是一類(lèi)亞穩(wěn)態(tài)的材料，組成玻璃的粒子會(huì)通過(guò)緩慢運(yùn)動(dòng)，使得材料向能量更穩(wěn)定的狀態(tài)過(guò)渡。這些粒子的運(yùn)動(dòng)形式稱(chēng)為弛豫。為了說(shuō)明弛豫現(xiàn)象，汪衛(wèi)華院士做了一個(gè)形象的比喻：“比如在一個(gè)較擁擠的公共汽車(chē)上，剛擠上車(chē)，覺(jué)得很擠。這時(shí)系統(tǒng)處在亞穩(wěn)態(tài)。車(chē)開(kāi)動(dòng)以后，乘客通過(guò)微調(diào)位置，慢慢會(huì)變得寬松一些。整個(gè)系統(tǒng)變的更穩(wěn)定。乘客微調(diào)位置的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于原子的弛豫?！?/p>

　　較近，汪衛(wèi)華研究組博士生羅鵬在汪衛(wèi)華院士、聞平副研究員和白海洋研究員的指導(dǎo)下，通過(guò)向金屬玻璃施加一個(gè)微小的力，比如拉長(zhǎng)金屬玻璃，然后在保證玻璃長(zhǎng)度不變的同時(shí)探測(cè)這個(gè)力隨著時(shí)間的衰減，他們發(fā)現(xiàn)向玻璃施加的力通過(guò)兩個(gè)不同的過(guò)程來(lái)釋放，而非以往認(rèn)為的簡(jiǎn)單的單一過(guò)程。

　　“研究發(fā)現(xiàn)，玻璃態(tài)的弛豫過(guò)程分為兩步：首先發(fā)生快模式，對(duì)應(yīng)于原子尺度內(nèi)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的類(lèi)彈道運(yùn)動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)被限制在勢(shì)能阱中；隨后體系越過(guò)能量勢(shì)壘，發(fā)生更大尺度下動(dòng)力學(xué)不均勻的原子重排，”汪衛(wèi)華說(shuō)，“靠前步好像要從較其擁擠的公共汽車(chē)上下車(chē)的乘客，優(yōu)點(diǎn)地跳過(guò)了緊鄰自己的人群，并沒(méi)有讓緊鄰自己的其他人讓路；第二步就像我們平時(shí)下公交一樣，大家一起緩慢挪動(dòng)?！?/p>

　　該結(jié)果表明，玻璃內(nèi)部原子的緩慢流動(dòng)并不簡(jiǎn)單，存在著遠(yuǎn)比我們想象豐富的內(nèi)在特性，只不過(guò)這些現(xiàn)象被其長(zhǎng)時(shí)間尺度所隱藏而難以發(fā)現(xiàn)。

　　據(jù)了解，金屬玻璃是一種具有無(wú)序原子結(jié)構(gòu)的合金材料。通常通過(guò)快速冷卻高溫合金液體得到。這種金屬結(jié)構(gòu)相對(duì)于原子排列有序的晶體而言處于一種亞穩(wěn)定的非平衡狀態(tài)，從而會(huì)自發(fā)地發(fā)生非常緩慢的微觀結(jié)構(gòu)演化，也就是我們通常說(shuō)的老化。金屬玻璃的強(qiáng)度和抗腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)同成分的原子排列有序的晶態(tài)金屬，這使得它們具有特殊應(yīng)用價(jià)值而被廣泛關(guān)注。

　　流動(dòng)新模式關(guān)乎材料穩(wěn)定性

　　研究結(jié)果發(fā)表以后，美國(guó)物理學(xué)會(huì)官網(wǎng)上發(fā)表了意大利比薩大學(xué)西蒙·卡帕奇奧利教授和羅馬大學(xué)詹卡洛·洛克教授聯(lián)合撰寫(xiě)的題為“金屬玻璃的弛豫過(guò)程分為兩步”的點(diǎn)評(píng)文章，他們認(rèn)為兩步弛豫現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了非晶弛豫和老化之間關(guān)系這一凝聚態(tài)物理難題的解決，不但能幫助我們更加一體地理解知之甚少的非平衡玻璃態(tài)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，而且有助于設(shè)計(jì)具有豐富功能特性和高穩(wěn)定性的玻璃材料。

　　西蒙·卡帕奇奧利和詹卡洛·洛克指出，汪衛(wèi)華團(tuán)隊(duì)的工作表明金屬玻璃實(shí)際上提供了一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室時(shí)間尺度上研究玻璃如何恢復(fù)平衡態(tài)的非常有用的模型體系。硬質(zhì)玻璃在變形條件下具有發(fā)生松弛的趨勢(shì)，這一性質(zhì)可能會(huì)影響材料的使用。而他們的發(fā)現(xiàn)使得研究者認(rèn)清這一過(guò)程，從而有助于指導(dǎo)如何提高其功能特性和穩(wěn)定性。該發(fā)現(xiàn)表明，在短時(shí)間尺度內(nèi)玻璃中一直活躍著某種微觀運(yùn)動(dòng)模式，而材料在使用過(guò)程中必須考慮這一模式以確保其穩(wěn)定的性能。