Institute of High Pressure Physics

W najnowszej pracy pt. „New paradigm for configurational entropy in glass-forming systems” Koledzy z Laboratorium X-PressMatter (NL10, Aleksandra Drozd-Rzoska, Sylwester J. Rzoska, Szymon Starzonek) publikowanej w Scientific Reports (Nature-Springer) [https://www.nature.com/articles/s41598-022-05897-2 ] wykazali, że dotychczasowe definiowanie entropii konfiguracyjnej dla przejścia do stanu szkła jest dalece nieadekwatne. Okazało się, że przy zastosowaniu rozwiniętej metodologii Fizyki Zjawisk Krytycznych możliwe jest precyzyjne określenie temperatury Kauzmanna oraz opisanie zmian entropii konfiguracyjnej w szerokim otoczeniu temperatury zeszklenia za pomocą funkcji krytyczno-podobnej o wykładniku n, który przyjmuje identyczne wartości zarówno dla ciepła właściwego, entropii konfiguracyjnej (‘termodynamika’) jak i relaksacji dielektrycznej (‘dynamika’). Co szczególnie warte podkreślenia – jego wartość koreluje z lokalną symetrią molekularną.

(po lewej) Zależność entropii konfiguracyjnej od temperatury dla wybranych substancji. Dopasowanie funkcją klasyczną (czerwone, n = 1) oraz krytyczno-podobną (niebieskie, n ≠ 1). (po prawej) Prewitryfikacyjna zależność konfiguracyjnego ciepła właściwego dla wybranych substancji. Wstawka przedstawia efekt przedprzejściowy ciepła właściwego w okolicy temperatury zeszklenia T_g.

Uogólniona (krytyczno-podobna) relacja dla entropii prowadzi do „uogólnionego” równania Vogel-Fulchera-Tammanna (VFT) dla opisu lepkości, czasu relaksacji, dyfuzji, przewodności elektrycznej czy cieplnej. Prowadzi też do przełomowych konsekwencji dla tak podstawowych przy witryfikacji, pojęć jak kruchość, czy entalpia aktywacji.

Przejście szkliste jest z reguły wskazywane jako zjawisko dynamiczne, co heurystycznie uzasadnia się daleko-zasięgowymi prewitrifikacyjnymi zmianami czasu relaksacji strukturalnej czy podobną ewolucją dla lepkości. Potwierdza to też zależność temperatury zeszklenia od tempa schładzania.

We wspomnianej pracy jednoznacznie wykazano, że zmiany entropii konfiguracyjnej są opisane funkcją potęgową z uniwersalnym wykładnikiem zależnym od symetrii! Autorzy pracy zapytują: Czy nie przypomina to zjawiska krytycznego ?  Czy nie jest to dowód że temperatura Kauzmanna jest swoistą temperaturą krytyczną? Zatem, czy nie znajdujemy się na drodze do unifikacji zjawisk krytycznych i prewitryfikacyjnych?