尽管玻璃具有明显的透明度和刚性，但它是一种复杂而有趣的材料。当液体冷却形成玻璃时，其动力学显着减慢，从而产生其独特的性质。

这个过程被称为“玻璃化转变”，几十年来一直困扰着科学家。但其有趣的方面之一是“动态异质性”的出现，随着液体冷却并接近玻璃化转变温度，动态变得越来越相关和间歇。

在一项新研究中，研究人员提出了一个新的理论框架来解释玻璃形成液体中的这些动力学不均匀性。这个想法是，这些液体的松弛是通过局部重排发生的，这些重排通过弹性相互作用相互影响。通过研究局部重排、弹性相互作用和热波动之间的相互作用，研究人员为这些复杂系统的集体动力学制定了一个全面的理论。

这项研究是洛桑联邦理工学院 (EPFL) 教授马蒂厄·怀亚特 (Matthieu Wyart) 与德累斯顿马克斯·普朗克研究所、ENS、格勒诺布尔阿尔卑斯大学和德累斯顿系统生物学中心的同事合作进行的。它现在发表在《Physical Review X》上。

该团队开发了一种“缩放理论”，可以解释在玻璃形成液体中观察到的动态相关长度的增长。这种相关长度与“热雪崩”有关，这是由热波动引起的罕见事件，然后触发随后的更快的动态爆发。

该研究的理论框架还提供了对斯托克-爱因斯坦崩溃的见解，这是一种液体粘度与其颗粒扩散脱钩的现象。

为了验证他们的理论预测，研究人员在各种条件下进行了广泛的数值模拟。这些模拟支持了他们的标度理论的准确性及其描述玻璃形成液体中观察到的动力学的能力。

这项研究不仅加深了我们对玻璃动力学的理解，而且还提出了一种新的处理方法来解决其他一些复杂系统的特性，这些系统的动力学是间歇性和不稳定的——已知在一系列情况下会发生的特征，从大脑的活动或滑动摩擦物体之间。

“我们的工作将液体中动态相关长度的增长与雪崩型弛豫联系起来，并在无序磁铁、粒状材料和等背景下进行了深入研究，”Matthieu Wyart 说。“因此，这种方法在其他领域之间建立了意想不到的桥梁。因此，我们对雪崩如何受到外生波动(包括热波动)影响的描述可能更具有普遍意义。”