玻璃本质上是不平衡的，并经历结构弛豫向较低的能量状态，但具有极其缓慢的动力学，通常被描述为在玻璃转变温度以下“冻结”。然而玻璃的稳定性及其工程应用受到极慢的结构弛豫的影响，同时由于在实验或数值模拟中难以测量，控制结构在低温下弛豫的机理仍然难以捉摸。通过实验和数值模拟，大量研究了高于玻璃转变温度的玻璃形成液体的结构弛豫，揭示了丰富的动力学。在远高于熔点的温度下，液体熔体的结构松弛通常遵循简单的指数衰减。当液体熔体接近过冷液态时，结构弛豫不再用简单的指数来描述，而是采用拉伸指数衰减的形式。随着温度降低，过冷液体弛豫时间急剧增大，而扩展指数仍然小于1。在临界温度以下弛豫时间变得无限大，远远超出了直接可达的实验时间尺度。因此低温下结构弛豫的机制仍然不清楚。

来自中科院物理所、中国人民大学等单位的研究团队，应用基于分子动力学模拟的振动加速时效技术，从而在模拟时间尺度上系统地测量和探索低温下Zr基金属玻璃的结构弛豫，其结果可直接区分玻璃和玻璃形成液体的独特弛豫机制, 打破了传统对金属玻璃弛豫机制的认识。相关论文以题为“Distinct relaxation mechanism at room temperature in metallic glass”发表在Nature Communications上。

论文链接：‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ 

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36300-x‍

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图1.基于分子动力学模拟进行振动加速老化。

图2. 不同金属玻璃在室温下的弛豫机制动态遵循β=3/7的普遍拉伸指数衰减规律。

图3. 典型体系金属玻璃的应力松弛行为。

图4. 加速老化过程中的结构演化。

总之，作者从不同方面将金属玻璃室温下的弛豫机制描述为不同于玻璃转变温度附近的独特的老化动力学。当温度远低于玻璃化转变温度时，粘性流动被抑制，而由焓驱动的老化动力学显现出来。在这种老化过程中，通过有限数量原子的非仿射位移，整个系统能量较低的状态跃迁，同时表现出拉伸指数的降低，其特征拉伸指数为β=3/7。在实践中，更好地理解金属玻璃的室温弛豫机制有助于解开玻璃的动力学之谜，为金属玻璃的时效预测和调整提供理论指导。（文：Keep real）