使用激光作为刺血针解剖胶体玻璃

IBS软体与生活问题研究中心研究员Bo Li和Kai Kou，以及蒙彼利埃大学和法国大学研究院的教授Walter Kob，以及IBS软体与生活问题研究中心主任Steve Granick一起汇报在自然界中，玻璃化转变的发生是一个非常重要的过程，涉及复杂的非线性响应。

眼镜作为对日常生活的便利和现代科学技术的进步有显着推动作用的物质，然而，在基础科学层面上，眼镜使我们感到困惑。格兰尼克评论说：“无论多代科学家的努力如何，玻璃都可以看到很多增量研究，但很少有突破。”

报道的在起始温度达到峰值的非单调动态长度尺度颠覆了普遍的认识，即笼形结构是液体和玻璃之间的简单交叉。Kob说：“玻璃科学中的一个主要问题是笼形成过程，该过程使玻璃状材料具有独特的光学和机械性能。”

李说：“而且，我们通过使用激光束局部激发胶体玻璃直接解决了这个问题。”

非单调长度尺度的出现是由于具有协作动力学的域的建立而引起的，这些动力学变得越来越僵化并开始主导粒子动力学。“就像苏拉特的画一样，动态纹理的镶嵌和笼子的形成与它们的融合直接相关，”科布说。

李说：“这里的科学之美在于，我们能够从微观上看到玻璃如何从液体中发芽。”

激光激发后不同时间的位移场，显示出协同晶粒的形成。摘自2020年11月11日的《自然界图〜3e》(在线)。信用：IBS

对于非单调响应，增强的协作动力学的简单物理图景表明，这一发现应该是笼统的。Kob说：“如此丰富的动态背后的物理规则如此简洁，真是令人惊讶。”

Li补充说：“我们在定义明确的模型系统中的发现将有助于更好地理解其他玻璃状或无序的系统，例如聚合物，颗粒和原子玻璃等。”

除了非单调的行为，还基于大量的实验数据提取了激励模式的形态和大小之间的比例关系。李说：“这种关系的偏离反映了在特定条件下材料的异质性程度。” 格兰尼克指出：“这种缩放定律除了对物理学家具有理论重要性外，还将通过为化学家和材料科学家提供指导玻璃材料设计和合成的'尺子'来吸引化学家和材料科学家的兴趣。”

除了启发玻璃过渡的第一步，这一概念验证实验还为最终了解玻璃奠定了基础。Granick说：“使用激光作为刺血针，可以精确地解剖玻璃样品。”

Kob预测：“将以这种方式评估眼镜中越来越多的奇异而令人困惑的行为。”

这项工作受到玻璃科学领域长期挑战的推动。缓慢而高度耦合的动力总是掩盖关键作用。李肇星说：“如果我能使自己收缩，跳入系统并搅动周围的环境。” Kou最初开发的飞秒全息激光系统完全可以满足局部激发的需求。从Kob获得了宝贵的理论支持，以将复杂的实验观察精简为简明的物理原理。格兰尼克评论说：“我们中心高度​​的跨学科环境和成功的国际合作使一次不可能的头脑风暴成为现实。”

Granick和Kob得出结论：“通过阐明玻璃化转变开始的这些实验，促进了玻璃科学领域的发展，这一领域既经典又充满挑战。该研究揭示了笼形结构对玻璃材料性能的概念重要性。此处采用的流变方法为全面了解眼镜打开了一扇门。”

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