辛烷薄膜中的热力学与动力学各向异性

受限空间打破了材料的平移对称性。这种对称性破缺可用于获得在体相中无法实现的结构。在此，我们探讨了基底-液体相互作用对诱导产生的热力学和动力学各向异性的影响。我们研究了与具有不同吸引强度的基底相接触的正辛烷纳米薄膜。在低温下观察到辛烷纳米薄膜的完全冻结，而在中间温度下，两个界面处均出现一个冻结的单分子层。通过仔细检查平动和转动弛豫时间的分布，我们确认在这些冻结的单分子层中，平动和转动自由度是解耦的。然而，在足够高的温度下，自由界面和靠近弱吸引基底处的固液界面会经历预冻结，其特征是几个热力学量出现温和的峰值。我们观察到两种截然不同的动力学区域。在弱吸引基底附近，动力学加速，而强吸引基底则使动力学减速，有时减速幅度高达两个数量级。这两种不同的动力学区域此前已被我们 [JCP 141: 024506, 2014] 在模型原子玻璃形成液体中发现。我们还证实了上述工作中提出的两个相关性在辛烷薄膜固液亚表面区域的存在，即密度与法向应力之间的相关性，以及原子平动弛豫时间与侧向应力之间的相关性。最后，我们考察了薄膜不同区域探索势能图景的能力，观察到自由表面与体相之间没有明显差异。这与模型原子玻璃形成体的薄膜不同，后者倾向于在自由表面更有效地采样其各自的势能图景。