动力学不稳定性导致过冷四面体液体的消亡

我们利用等温等压（$NPT$）蒙特卡洛（MC）模拟，研究了过冷四面体液体在其稳定性极限处的弛豫机制。与远离平衡但接近堵塞起始的系统相似 [O'Hern et.al., Phys. Rev. Lett. {\bf 93}, 165702 (2004)]，我们发现弛豫由两个时间尺度表征：长波（慢）势能涨落的衰减由吉布斯自由能（$G$）在每粒子势能唯一值 $\phi = \phi_{mid}$ 处的斜率 $[\partial (G/N)/\partial \phi]$ 控制。短波（快）涨落由热浴温度 $T$ 控制。过冷液体的弛豫始于一个动力学 crossover，此后势能涨落偏向于逐渐低于 $\phi_{mid}$ 的值。该动力学 crossover 导致时间尺度的变化，即长波势能涨落的衰减（中间弛豫）。由于在 $\phi = \phi_{mid}$ 处满足条件 [$\partial^2 (G/N)/\partial \phi^2 = 0$]，斜率 $[\partial (G/N)/\partial \phi]$ 具有唯一值，并支配着弛豫的中间阶段，该阶段在 crossover 之后随即结束。在随后的阶段中，由于缺乏长波涨落以及 $\phi_{mid}$ 处的不稳定性（即当访问势能低于 $\phi_{mid}$ 的构型时 $G$ 减小的条件），发生了相对快速的结晶。动力学 crossover 点及相关的涨落时间尺度变化与先前的研究一致。