非晶态物理讲座 第三讲 非晶态金属的结构转变与动力学

在本文中我们将讨论从液态到非晶态(玻璃态)的转变,非晶态金属的结构弛豫、结晶及其动力学. 一、从液态到非晶态的转变 由熔体淬火凝固而形成的玻璃态金属可以认为是一种冻结的液态结构,它的性质和结构与其热历史有关.为了说明液态金属-非晶态金属的转变,图1给出了容易形成玻璃     

铁电晶体与器件

<正>1.铁电单晶与气体、液体以及玻璃态固体不同,晶体是一种具有三维周期性结构的固体,即具有平移对称性点阵结构的固体。晶胞作为晶体的基本结构是一个个彼此互相平行而等同的平行六面体基本单位,晶胞的结构特点决定了晶体的基本物理性能。晶体的分布非常广泛,自然界的固体物质中,绝大多数是晶体。1655年,在法国西部大西洋沿岸一个盛产葡萄酒的港口城市——拉罗歇尔(La Rochelle),药剂师塞     

利用胶体系统研究玻璃态

玻璃态是一种无序结构的固体,组成单元可以是原子、分子、高分子、胶体粒子等等。尽管玻璃态材料在生活中很常见,有广泛的工业应用,但相关理论,尤其是液体到玻璃态转变的理论是物理学中争议最多的领域之一。溶液中的胶体粒子可以形成晶体、液体、玻璃等各种态。在光学显微镜下可以直接看到三维内部单个微米胶体粒子,通过图像处理还可以得到粒子的布朗运动轨迹,从而得到玻璃化转变过程中的微观动力学信息,这是原子分子玻璃系统中难以测量的。文章介绍了胶体作为模型系统对玻璃态的研究,主要包括传统的过冷液体到玻璃态的转变,另外还涉及气相、凝胶、多晶等其他无序或半无序态与玻璃态之间的过渡或转变。     

磁性液体和它的应用

一、引 言 磁性液体(Magnetic fluids),有时也称为磁流体,是指具有磁性的,可以流动的液体.确切地讲,磁性液体是一种将强磁性微粉(100A左右)分散在液相中所得到的非常稳定的胶态溶液.我们在这里着重介绍具有铁磁性的磁性液体. 我们知道,有一些固体是铁磁性材料,有着较强的磁性.所以,将很细小的固体铁磁性颗粒分散到如水等溶液中,它们仍然是可以被磁化的.这样便可获得均匀的液体态磁性材料,它象固体一样具有磁牲。却又保留了液体的性质. 磁性液体首先在1965年由美国国家航空和宇宙航行局(NASA)试制成功.近年来,由于它的奇特的性质,引起了人…     

二元液体中动力学不均匀性与脆性的关系(英文)

过冷液体和玻璃有着复杂的结构和动力学性质.目前我们对他的研究是很不够的.当液体的温度远低于它的熔点时,它呈现非指数的驰豫行为.大量的实验和分子动力学模拟的研究表明这种非指数的驰豫行为是由动力学不均匀性引起的.计算机模拟已经提供了一些过冷液体的动力学不均匀性的相关信息.而Agell认为,液体可以粘度随温度的变化分为强,弱液体两种.脆性表示的是随着玻璃态的接近液体性质(如黏度)的改变速度.在这篇文章中我们通过模拟了三种不同二元Lennard-Jones液体,计算了它们的非高斯参数,脆性系数等一些参数,研究动了力学不均匀性和脆性的关系.得出了系统的脆性系数越小他的结构就越稳定,动力学不均匀性就越强的结论.     

介绍新书《物质结构──从蓝天到塑料》

《物质结构─—从蓝天到塑料》是一本浅近易懂的材料科学普及书籍.作者─—[法]A·纪尼叶(A.Guinier)是国际著名的X射线晶体学专家.此书中译本已由科学出版社出版. 《物质结构》全书共分十章:一、结构模型的基本组成;二、物质的两种状态;三、理想气体;四、晶体;五、真实晶体的结构;六、从晶体到结晶固体;七、纯液体、混合液体、溶液;八、非晶态固体;九、有序与无序之间;十、复合材料、悬浮液和胶体溶液. 本书前三章具有引论的性质,逐步引入了无序态、有序态,并以理想气体为例,说明了无序的典型性质,用它来说明一个好模型的价值.接下来的第…     

基于剪切模量和热分析数据研究Zr_(50–x)Cu_(34)Ag_8Al_8Pd_x(x=0,2)非晶合金缺陷浓度演化

非晶合金具有独特物理和力学性能,如何建立非晶合金微观结构非均匀性与物理/力学性能之间的关联是非晶固体的重要研究课题之一.微合金化是调控非晶合金微观结构有效手段之一.本研究以玻璃形成能力优异的Zr_(50–x)Cu_(34)Ag_8Al_8Pd_x(x=0, 2)非晶合金为模型合金,借助差示扫描量热仪和电磁声转换设备,研究非晶合金铸态、弛豫态和结晶态热流和剪切模量随温度的演化规律,以及物理时效(低于玻璃转变温度)过程剪切模量的变化随时间演化规律.基于自间隙原子理论,利用热流曲线表征非晶合金在相同热历史剪切模量热效应.通过分析铸态和弛豫态自间隙缺陷浓度和激活能谱,发现结构弛豫导致自间隙缺陷浓度减小,诱导剪切模量随温度演化偏离软化过程,并伴随体系放热.与此同时,研究发现添加微量Pd元素可抑制模型合金体系原子迁移,增加特征弛豫时间.本研究从非晶合金模量热效应角度进一步理解非晶合金微观结构非均匀性.     

固体丁酸类代谢物13C化学位移的结构依赖性

丁酸类代谢物广泛存在于动物、植物和微生物中,且具有多种重要的生理功能,但它们的固体核磁共振参数、分子动力学性质及其结构依赖性并未得到清楚的认识. 该文使用高分辨交叉极化与魔角旋转核磁共振（¹³C CPMAS）实验技术,分析了一系列固体丁酸类代谢物的¹³C化学位移, 发现了这些代谢物的¹³C化学位移与其分子结构的一些相关性规律. 另外还发现,固体丁酸类代谢物与其在溶液中的¹³C化学位移有显著的差异. 这些代谢物中甲基参与的疏水作用以及羟基、氨基和羧基参与的氢键作用均对其化学位移大小有重要的影响. 上述结果为认识代谢物的结构和功能以及功能对结构的依赖性提供了重要信息.     

固体表面态的一些实验研究

固体表面的许多现象对我们是非常重要的,比如多相催化,金属腐蚀,许多固体电子器件和生物系统中的一些现象都与固体表面的电子特性有密切关系.表面电子特性包括静态特性和动态特性.前者指表面原子的化学成份、几何排列和最外层价电子的能级结构(表面态等物理性质);后者指在外来条件(如光子、电子、原子、分子等)影响下,表面物理性质的变化.当然,静态特性和动态特性总是没有明显的分界线,这就给研究带来困难.但静态特性是表面固有的性质,相对来讲比较容易认识.许多近代的表面分析仪器都是基于静态特性制造的.又用它来观察动态特性.因此,只有深…     

超导涡旋玻璃

超导涡旋系统的性质丰富多彩，对它的理论和实验研究已积累了大量的新知识，以致形成了凝聚态物理的一个新分支－涡旋物理学，涡旋固体可以是玻璃态或结晶态，其强度直接联系超导应用的主要参数之一的临界电流密度，使这一研究有浓厚的应用背景，文章试图深入浅出地介绍超导涡旋玻璃的基本内容与特征，着重于其存在的物理基础和证据。希望这一涉及多种物理分支学科，使用多种专门理论工具和精巧实验方法研究出来的新物态为更多的读者     

高压下的发光

当固体受到压力(静压或轴向压力)时,原子间距发生变化,原子之间相互作用力也产生变化,因而引起固体能带及各种杂质态的变化,相应的光学、电学性质都将变化。研究压力下光电性质的变化将给我们提供能带结构及杂质能级的重要情报。压力作为研究能带结构,尤其是导带底结构的重要方法是人们所熟悉的。而近年来,压力更广泛地应用到杂质态的研究,特别是各类发光中心的研究上。压力的研究能够提供发光中心及发光机制的有关情报。可以说,压力是研究能带结构及发光中心的有力工具。     

耦合团方法

无论液体还是固体.无论原子、分子还是原子核,都是相互作用的多体系统,即使一个核子也可以看成一个多体系统,因为它们是由通过胶子作用的三个夸克所组成的,而且量子场论中还可能存在真空态产生多粒子虚激发.表1列出了一些多粒子系统.许多这种系统都存在某些我们不能直接根据其组分和粒子间相互作用导出的性质,例如固体中的超导、核聚变等.需要有一些新观念才能理解这些现象.多体物理是理论物理的一个分支,它主要研究多体系统中基本成分间的相互作用所产生的新现象,并提供对这些新性质进行计算的新方法. 量子力学建立不久.狄喇克和海森伯关于…     

平移激发压缩真空态及其性质

引入平移激发压缩真空态D(z)a\+\{+m\}S(r)|0〉,并讨论它的一些基本性质.利用正规 乘积内的积分技术,证明了其完备性.平移激发以后,与压缩真空态相比较,光子数分布 的振荡性质更加显著.与压缩真空态的光子总是聚束的性质不同,在平移参量|z|和激发 数m都较小时,平移激发压缩真空态的光子统计关联可以呈现反聚束效应.计算了它的准 概率分布函数(Q函数和Wigner函数),并讨论了它们对各参量的依赖关系,从Wigner函数可 以清楚地看出该量子态的非经典特性. 关键词：     

纳米固体材料

纳米固体材料是80年代研制成功的一种具有新型结构的材料.它是由粒度为1-15nm的超微粒子,在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料.它包括纳米金属、陶瓷、非晶态材料及复相材料等,也可分为纳米晶态材料和晶态玻璃,即纳米晶态材料的纳米颗粒可以是晶体,也可以是非晶.纳米固体材料的结构既不同于长程有序的晶体,也不同于长程无序、短程有序的非晶态玻璃,而表现为长、短程均无序的“类气体”固态结构.纳米固体材料是无数微粒子的聚合体,界面原子的比例很高,而纳米材料颗粒之间通过界面发生相互作用,会在颗粒之间产生量子输运的隧道效…     

基于固体核磁共振技术的固体酸结构、酸性及活性分析

固体酸是工业烃转化和生物质精炼中应用最广泛的非均相催化剂之一，了解它们的局部结构和酸性等性质有利于合理设计高效绿色固体酸催化剂，从而提高目标反应的活性和稳定性.近年来，固体核磁共振波谱在定性和定量表征固体酸的局部结构和酸性方面已显示出巨大的应用潜力，甚至可作为一种标准方法.二维固体核磁共振波谱的应用可以进一步揭示固体酸表面位点的结构对称性和不同位点的空间构效关系，从而加深对“催化剂结构-酸性-活性关系”的理解.在这篇综述中，我们总结了用于固体酸表征的固体核磁共振波谱方法和常规实验操作流程，并着重阐述了在使用和不使用探针分子的情况下，固体核磁共振波谱应用于固体酸局部结构和酸性性质研究的进展.     

晶粒尺寸对Bi0.2Ca0.8MnO3电荷有序的影响

利用溶胶-凝胶法制备了平均晶粒尺寸在38—1500 nm的系列Bi_0.2Ca_0.8MnO₃多晶样品,研究了它们的结构、电输运性质和磁性.研究结果表明,随着晶粒尺寸的减小,电荷有序逐渐消失、最后被完全压制,导致低温下出现自旋玻璃态.利用马氏体相变图像和表面效应解释了相关现象. 关键词： 钙钛矿锰氧化物 电荷有序 马氏体相变 自旋玻璃     

Bi2Sr2Co2O8体系中Pb替代及I插层对其结构和物性的影响

自今年3月在NaxCo2O4 Yh2o中发现超导电性以来,具有层状结构的Co系氧化物又受到人们广泛的关注.本文在成功合成具有misfit层状结构Bi2Sr2Co2Oy单相样品的基础上,通过Pb对Bi的部分替代、以及I的插层,成功地使其c轴由1.49nm增至1.87nm,并对其输运性质和磁性质进行了系统研究.结果发现:Pb的部分替代并没有使该体系的电阻-温度关系行为发生显著变化,但在低温下使样品呈现自旋玻璃态行为;I的插入不仅使其c轴长度增加,而且样品变为半导体,并不呈现超导电性,在低温下同样呈现自旋玻璃态行为.同时对Pb替代及I插层效应进行了讨论.     

准晶体的摩擦特性

一些具有五度对称性与十度对称性的固体材料可以组成十二面体的晶粒．它们的摩擦特性似乎要比一般的晶体低．这个现象早在十年前就已观察到，但一直没有一个清楚的物理解释．对于这个问题存在着一些争论，有的人认为它来源于材料的硬度或表面的化学性质等宏观性质，有的人却认为这是来源于晶格结构本身的属性．     

θ真空的能带结构

在绕数变量的空间里我们证明了 Yang-Mills 场系统的拉氏量表为动能和位能部分时,其位能部分是一个周期势。因而可以类比固体理论的结果将该系统的能态表为类似于固体理论中的能带结构。并和 Callan 等人写出的θ真空相比较。最后我们证明由此得到的真空态也满足原有的θ真空所满足的一些普遍要求。     

二元钠硅酸盐玻璃及其熔体微结构的高温拉曼光谱及核磁共振研究

本文采用拉曼光谱研究不同配比的二元钠硅酸盐玻璃,结果显示碱金属阳离子的浓度影响结构中桥氧的含量,且不同初级结构Qi具有不同的特征峰。对Na2O·3SiO2玻璃进行高温拉曼和核磁共振研究,分别采用精细结构Qjklmi(m1h,m2q,m3t)和Qjklmi取代初级结构Qi进行解谱拟合和结构分析得到得到初级微结构单元的实际分布,结合量化分析结果计算其拉曼散射截面,定量分析Na2O·3SiO2玻璃及熔体在升温状态下结构随温度的变化。从室温到到熔态,Qi结构之间存在动态平衡,Na2O·3SiO2玻璃随着温度的升高从玻璃态到高弹态,最后经历粘流态到熔态。