过冷水中斯托克斯-爱因斯坦关系违背与保持的时间尺度辨识

斯托克斯-爱因斯坦（SE）关系 $D\sim (\eta/T)^{-1}$（其中剪切粘度 $\eta$ 与平移扩散常数 $D$ 在温度 $T$ 下）的违背对于表征过冷水的反常动力学具有重要意义。在没有 $\eta$ 测量的情况下，确定哪些时间尺度在SE违背中起关键作用仍然难以捉摸。本文提供了TIP4P/2005过冷水中涉及 $\eta$ 和 $D$ 的动态性质的全面模拟结果。这使得能够彻底识别SE关系 $D\eta/T$ 的适当时间尺度。特别地，证明了与结构弛豫、氢键断裂、应力弛豫和动态异质性相关的各种时间尺度的温度依赖性可明确分为仅两类。即，我们提出了表现出“违背”或“保持”的广义SE关系。该分类取决于与扩散耦合或解耦的所考察时间尺度。基于该分类，我们从平台模量的增加和应力弛豫的非指数性角度解释了违背的物理起源。这意味着SE违背的机制归因于过冷时获得的固体性，这与非高斯性的增长和空间异质动力学一致。