华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心
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于海滨教授团队在非晶态合金的弛豫研究上取得新进展

发布日期:2024-10-09    作者:     来源:     点击:

(通讯员 杨曦明 杨群)10月8日,《应用物理评论》(Applied Physics Reviews)在线刊发了国家脉冲强磁场科学中心于海滨教授团队题为“Probing slow glass dynamics down to 10-5Hz”的研究论文。中心2021级硕士生杨曦明为论文第一作者,于海滨教授为论文唯一通讯作者,中心博士后杨群和2020级博士生张涛参与了相关研究工作。

非晶固体通常是结构上不具有长程周期性和宏观上不具有流动性的无序固体,由于其无序的结构本质和能量的亚稳特征,它总是向能量更低状态进行弛豫。过去近二十年的研究发现,非晶态体系的弛豫过程与诸多非晶态材料的关键性能密切相关,如非晶态合金的力学性能、非晶相变存储器芯片材料的相变速率以及非晶态药物的稳定性等,这些关联对认识和理解非晶态物质的本质及其关键性能调控起到了重要作用。于海滨教授团队前期在金属玻璃体系中进行了深入研究,发现非晶弛豫与微观结构、力学性能、玻璃稳定性之间存在密切关联(National Science Review 11, nwae091, 2024;Science Advances 10, eadk2799 , 2024;Progress in Materials Sciences 145,101311,2024等),这些研究为理解非晶态物质提供了重要见解。

目前,非晶态物质的弛豫谱测量主要依赖于动态力学分析方法,然而该方法的有效测试频率范围只能在10-2~102Hz之内,限制了人们对非晶合金弛豫行为的更深层次的认识和理解,尤其是超长时间尺度下的弛豫动力学。为揭示非晶态合金在超长时间尺度下的动力学弛豫行为,于海滨教授团队在原有动态力学测试方法上进行技术创新,提出了一种动力学弛豫分析方法——长周期三角动态力学分析方法。该方法通过提取非晶态合金在超长周期的三角波形力学激励下的力学弛豫响应信息,能够有效地将动态力学弛豫谱探测频率下限从10-2Hz推低至前所未有的10-5Hz量级,这为探测和研究非晶态合金乃至其它非晶态材料在长时间尺度下弛豫动力学提供了可能。研究团队利用该方法,实现了在超低频率下(10-5Hz)和超宽频域范围内对非晶态合金的力学弛豫谱进行探测,并且发现非晶态合金在进入玻璃态中还存在一个独立的、以前没有被探测到的新的弛豫动力学过程,将其命名为“u-弛豫”。

图表 描述已自动生成

长周期下三角动态力学分析方法的频率范围及其探测到的非晶合金中的新弛豫模式

该研究不仅为探测非晶固体在低至10-5Hz的超低频提供了一种新的实验技术手段,而且为研究非晶态体系在超长时间尺度下的弛豫动力学提供机遇,有望为解答非晶物理与材料的基本科学问题提供更多的实验支持。

该研究成果得到了期刊编辑的高度评价,被认为是该期刊最优秀的论文之一(The Editors felt that your article was one of the journal's best,and have chosen to promote it)。

该工作得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。

论文链接:https://pubs.aip.org/aip/apr/article/11/4/041403/3315969/Probing-slow-glass-dynamics-down-to-10-5-Hz