非晶合金的形成液體屬於簡單原子體系，近年來在該體系中有關液液相變的工作常有報道，但缺乏對液液相變產物——金屬冰川玻璃態——的研究。有實驗工作認為它具有“超穩定”性質，但也有工作認為這是納米晶效應。有分子動力學模擬工作發現銀液體在其玻璃化轉變溫度附近等溫退火後會轉變為壹種新的“G”相，該相在徑向分布函數中表現為非晶態；同時在升溫過程“G”相會出現壹個明顯的“吸熱峰”；這些都是冰川玻璃態的特征。
近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室博士生沈傑在汪衛華院士、白海洋研究員和孫永昊特聘研究員的***同指導下，成功制備了以鑭鈰基非晶合金為前驅體的金屬冰川玻璃（圖1顯示了冰川相的二十面體結構序）。首先，他們制備了成分為La 32.5 Ce 32.5 Co 25 Al 10 （原子百分比）的非晶合金，並發現該樣品在差熱分析上表現出壹個明顯的放熱峰（圖2a）；隨後，它們對加熱過程進行了原位表征，發現新樣品的硬度和結構都發生了明顯的變化（圖2b-d），但轉變產物仍為非晶結構（圖3）；通過將樣品在放熱峰後快速冷卻，他們發現該樣品具有新的玻璃化轉變溫度；由此證實新樣品可能是壹種潛在的金屬冰川態。在本工作中，研究團隊利用閃速差示掃描量熱儀（FDSC）研究La 32.5 Ce 32.5 Co 25 Al 10 非晶合金在壹系列升溫速率下的相變路徑（圖4），發現當升溫速率達到400至2000 K/s時，放熱峰後會出現壹個面積相當的吸熱峰；通過調控吸/放熱峰後的冷卻可以實現冰川玻璃態到初始玻璃態的可逆轉變，排除了納米晶效應。
金屬冰川玻璃態的結構，序參量，熱力學，動力學表征
屬冰川玻璃態的發現有力地支持了在非晶合金中存在液液相變的觀點，提供了壹個研究金屬液體液液相變的理想體系，為後續研究提供了理想載體。
本工作得到了中科院戰略性先導 科技 專項(XDB30000000)，國家重點研發計劃(2018YFA0703603)，國家自然科學基金委(11790291, 61999102, 61888102, 51971239)和廣東省自然科學基金(2019B030302010)等的資助。
相關研究成果發表在期刊 Journal of Physical Chemistry Letters 上並入選為封面文章；受理專利：202010636902.X。
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https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c01789