非晶玻璃是人类历史上使用最古老、最广泛的材料之一,与我们的生活息息相关。金属玻璃(又称非晶合金)是采用现代快速凝固冶金技术阻止金属合金熔体的晶化而合成的一种新型非晶材料。由于金属玻璃兼有金属和玻璃的特性,具有许多优异的力学、物理和化学性能,在材料、工程、能源、国防和航空航天等领域显示出广阔的应用前景。
与金属晶体不同,金属玻璃的原子排列不具有长程序。但是,研究表明,金属玻璃中存在着短程,甚至中程序。到目前为止金属玻璃的原子排列本质仍然是一个谜,同时也是凝聚态物理和材料科学领域的最基本、最有趣的问题之一。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)汪卫华组和人大物理系李茂枝教授研究组、北京大学工学院刘凯欣教授研究组合作,采用分子动力学模拟方法,对几个具有代表性的金属玻璃结构的衍射特征峰进行了详尽、细致的分析,发现在这些衍射特征峰背后隐含着金属玻璃中程序的结构信息,并发展了一种新的表征金属玻璃结构中程序的方法。
该研究成果也为衡量金属合金玻璃形成能力强弱的经验原则——混乱原则提供了微观结构的解释,同时为进一步深入认识和理解非晶材料衍射数据所隐含的微观结构信息提供了新的分析方法和思路。相关结果发表在2015年1月12日《自然》杂志子刊《自然通讯》上。