揭示金属玻璃中原子堆积普遍规律

        中国高压先进科学研究中心和美国研究团队合作，利用先进的高压技术，发现了金属玻璃微观平均原子间距和宏观密度之间一个普适的非三次方分数幂函数关系。相关成果日前发表于最新一期的美国《物理评论快报》。

　　金属玻璃由于独特的“无序”原子结构，具有许多传统晶态金属材料难以比拟的优异性能，比如接近物质理论极限的机械强度、极高的硬度、卓越的耐磨和耐腐蚀性能等。但是，这种“无序”的微观原子结构也使得传统研究和表征手段对其失效。因此，过去几十年里，金属玻璃的微观原子结构似一个神秘的“黑箱”，人们对其知之甚少。

　　由中国高压先进科研中心曾桥石博士领导的研究团队，综合利用多种专门用来研究微小高压玻璃态样品的同步辐射衍射、成像和超声声速测量技术，成功地把金属玻璃的密度和微观原子平均间距通过压力精密关联起来。研究发现，金属玻璃的密度在压缩过程中并未按人们所期待的那样与平均原子间距的三次方成反比，而是符合一个2.5次方反比关系。这一“反常识”的现象改变了对于玻璃结构的传统理解，将为金属玻璃原子结构的理论模拟提供重要线索和约束条件，同时有助于最终了解“黑箱”中真实的金属玻璃原子结构。

　　曾桥石介绍说，这种“反常”的2.5次方幂函数关系很有意思，提醒我们重新审视对于玻璃的传统认识。“当然，更有意思的是为什么金属玻璃的密度严格遵循这个非三次方幂函数关系？也许这正是多组元大块金属玻璃的一个基本性质，是具有良好玻璃形成能力体系的一种结构上的内在要求。”