近日,《Materials Futures》(中科院1区Top期刊，影响因子10.8)刊发了我校物理与光电工程学院余鹏教授团队题为“Structural pathway of polyamorphous transition in metallic glasses”的研究论文。我校杨群副教授为论文第一作者，余鹏教授与华中科技大学于海滨教授、刘鑫旺教授为论文共同通讯作者。

多形性在晶体材料中普遍存在，多形态转变(也称相变)是指不同多形性晶体间相互转换过程，伴随着晶体材料的结构和性能演变。类似于多形性晶体之间的结构相变，在无序原子排列的非晶态材料中也存在着非晶多形态转变现象，如非晶冰、单质硫和磷、一些小分子、相变材料和金属玻璃等。因在转变过程中伴随着材料的结构和性能演变，它被认为是一种原生且可被利用的调控材料性能的重要途径。尤其，最近在许多金属玻璃体系中发现的热诱导的非晶多形态转变现象已经引起了研究人员的极大关注，它的出现不仅对认识玻璃态的本质和丰富非晶相变理论具有重要科学意义，也为调控和优化金属玻璃的关键性能提供新途径。然而，由于受到金属玻璃的无序结构本质的阻碍，其转变本质和起源的揭示目前仍是非晶态物理领域的一大挑战。其中，转变路径的澄清对非晶多形态转变本质和起源的理解至关重要。尽管许多研究工作已经致力于此并取得了重要进展，但长期以来并未形成统一认识，尤其对于非晶多形态转变过程与玻璃化转变之间的时序问题、以及是否涉及液体动力学状态的演变，一直是该领域最值得关注的核心问题之一。

在该研究中，研究团队通过丰富的热分析技术手段系统研究了12种金属玻璃体系在跨越7个时间量级的升温速率下的热行为及转变前后动力学变化，揭示了非晶多形态转变始终发生在初始玻璃的玻璃化转变之后，并在两个过冷液相之间进行，同时伴随着液体脆度突然降低（又称脆-强转变）。基于上述实验证据，该研究团队提出了金属玻璃中非晶多形态转变的完整路径：Glass I→去玻璃化→SCL I（过冷液体I）→脆-强转变→ SCL II（过冷液体II）。该研究不仅明确了非晶多形态转变的结构路径，还将“脆-强转变”纳入统一的解释框架中，为理解和调控金属玻璃的相变和动力学行为提供了新视角。

金属玻璃的形成和非晶多形态转变的完整结构路径示意图

此外，在该研究结果之上，研究团队也对未来研究可进一步探索方向进行了展望：（1）从结构上看，一个关键问题是液-液转变和脆-强转变是否由一个隐藏的结构序参量驱动。如果是这样，阐明其微观起源并建立一个简化的预测描述符—类似于在高熵金属玻璃中观察到的晶体构型复杂性与非晶多形态转变之间的相关性（Yang et al. Acta Mater. 2024, 266, 119701）—将成为了一个关键挑战；（2）从物理角度来看，金属玻璃中是否存在类似水的液-液临界点，并属于某一普适相变类别；（3）应用角度上，水的许多反常性质与它的液-液临界点密切相关，是否能在玻璃中利用类似的关联，这将极大地拓展可调非晶态材料体系的设计空间。

论文链接：//iopscience.iop.org/article/10.1088/2752-5724/ae3f46?utm_source=researchgate.net&utm_medium=article

本研究得到了国家自然科学基金（NSFC 52571185，52201180，52371148）、中国博士后科学基金（2023T160241，2023M731176）、重庆市自然科学基金（CSTB2025NSCQ-GPX1026）和重庆市教委科技项目（KJQN202500526）的支持。

一审一校：杨群   二审二校：黄雅婷   三审三校：杨云