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玻璃是一种物质态吗?

统计力学 2022-12-16 v1 材料科学 化学物理

摘要

玻璃无处不在。我们使用并被玻璃制品包围,这使玻璃作为一种独特物质态的现实变得具体可感。然而,我们所知的玻璃通常通过将液体足够快速地冷却至其熔点以下以避免结晶而获得。这种过冷液体的黏度在冷却时增加多个数量级,直到在“玻璃转变”温度以下、在实验时间尺度上液体基本被冻结。从结构角度看,所得玻璃仍非常类似于无序液体,但从力学角度看,它像有序晶体一样刚性。玻璃有资格作为一种独立的物质态吗?我们使用基本统计力学概念对这一问题提供教学性视角。我们回顾物质态的定义及其间的相变。我们综述近期理论结果,表明为何及如何能将“理想玻璃”定义为一种独立的平衡物质态。我们讨论近期试图分析该玻璃态的计算机模拟的成功。最后给出一些实验展望。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.14204,
  title  = {Is glass a state of matter?},
  author = {Benjamin Guiselin and Gilles Tarjus and Ludovic Berthier},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.14204},
  year   = {2022}
}

备注

10 pages, 4 figures. Pedagogical article based on talk given at 16th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids, Canterbury (2022)