Une caractéristique distinctive des matériaux désordonnés est la présence de comportements dynamiques complexes, appelés processus de relaxation, qui vont des vibrations atomiques à l'échelle de la picoseconde aux processus de vieillissement et de densification qui peuvent s'étendre sur des milliers d'années. Ces processus de relaxation jouent un rôle central dans la formation des diverses propriétés des matériaux vitreux.

Des recherches récentes dans le domaine de la science du verre ont mis en lumière une variété de phénomènes dynamiques spécifiques au sein des matériaux vitreux, incitant les chercheurs à rechercher un principe unificateur capable d'élucider ces processus dans un large spectre de matériaux.

Hai-Bin Yu de l'Université Huazhong de Chine et Konrad Samwer de l'Université de Göttingen ont reconnu l'absence d'un cadre théorique complet pour comprendre la dissipation de la relaxation dans les systèmes désordonnés. Leurs recherches sont publiées dans la revue National Science Review. .

Relevant le défi, ils ont proposé une nouvelle perspective pour aborder cette question. Alors que les études précédentes s'intéressaient généralement à la dynamique de relaxation de particules individuelles dans des matériaux vitreux, Yu et Samwer ont choisi de considérer le système dans son ensemble, en se concentrant sur les modèles globaux des structures inhérentes.

Cette approche novatrice met en lumière les défis complexes du domaine. Adoptant ce concept, ils ont introduit un paramètre d'ordre global, appelé déplacement minimal de la structure inhérente (IS D_min ), pour mesurer la variabilité des configurations à l'aide d'une méthodologie de correspondance de modèles.

En effectuant des simulations atomiques sur sept modèles de liquides formant du verre, ils ont pu unifier les impacts de la température, de la pression et du temps de perturbation sur la dissipation de relaxation grâce à une loi d'échelle liant le facteur d'amortissement mécanique à IS D_min . Ils ont expliqué que cette loi d'échelle est le reflet de la courbure du paysage énergétique potentiel local.

Par conséquent, ils ont réussi à identifier un fondement universel pour la relaxation vitreuse, en proposant que la variabilité des configurations, telle que quantifiée par IS D_min détermine de manière unique l'amortissement de la relaxation.

Ce travail présente non seulement une approche innovante de l'étude des systèmes désordonnés, mais sert également d'inspiration, démontrant le potentiel des techniques avancées de correspondance de modèles en tant qu'outils puissants pour l'analyse de systèmes complexes.