受液体粒子协同性影响的晶体熔化

最近，发现玻璃的热膨胀系数 $\alpha_g$、其玻璃化转变温度 Tg 以及相应过冷液态的脆性指数 m 之间存在一种普适关系，该关系对超过 200 种玻璃形成体均成立，即 $\alpha_g/m\propto 1/T_g$ [P. Lunkenheimer et al., Nat. Phys. 19, 694 (2023)]。在此我们表明，这可能对我们理解晶体熔化产生深远影响。即，当考虑经验上确立的 2/3 法则（该法则指出对于几乎所有材料，Tg 与熔化温度 Tm 的比率约为 2/3）时，对于晶体，类似的关系 $\alpha_c/m\propto 1/T_m$ 应当成立。事实上，我们发现现有的实验数据与这种关系非常一致。这意味着晶体向普通（非过冷）液体的熔化受脆性影响，脆性是量化材料过冷液态中非阿伦尼乌斯动力学特性的一个属性。我们认为，这可以通过液态（Tm 以上）中粒子运动的协同性导致“理想”（非协同）熔化温度的显著升高来解释。因此，可能有必要重新评估目前被广泛接受的关于晶体熔化的微观理解，该理解仍然建立在导致历史悠久的 Lindemann 熔化准则的一般思想之上。