Una conexión termodinámica con la fragilidad de los líquidos formadores de vidrio

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química Física es la química física.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• Los líquidos típicamente se cristalizan al enfriarse, pero algunos se sobreenfrian y se solidifican a su temperatura de transición de vidrio (Tg).
• Este proceso de solidificación muestra diversidad en los perfiles de viscosidad-temperatura y cambios en el exceso de entropía cerca de Tg.
• El origen de esta diversidad en el comportamiento de los líquidos sigue siendo en gran medida desconocido.

Objetivo del estudio:

• Establecer una correlación entre la fragilidad cinética de los líquidos y sus propiedades termodinámicas, específicamente el exceso de entropía.
• Para explicar la diversidad observada en los comportamientos de solidificación de líquidos en diferentes clases de líquidos.

Principales métodos:

• Análisis de datos de viscosidad y tiempo de relajación en una amplia gama de tipos de líquidos (molecular, iónico, metálico).
• Desarrollo de un parámetro a escala que represente el exceso de entropía, incorporando contribuciones tanto de configuración como de vibración.
• Correlación de la fragilidad cinética con el parámetro de exceso de entropía a escala.

Principales resultados:

• Se encontró una correlación robusta entre la fragilidad cinética y el exceso de entropía a escala, aplicable a todas las clases de líquidos estudiados.
• El exceso de entropía incluye componentes tanto de configuración como de vibración.
• La correlación proporciona un marco para comprender las variaciones en el comportamiento de los líquidos.

Conclusiones:

• La fragilidad cinética de los líquidos puede estar relacionada cuantitativamente con su exceso de entropía.
• Las diferencias en las capacidades térmicas vibratorias (armónicas y anarmónicas) se proponen como el origen de las variaciones de fragilidad.
• Esto vincula la dinámica de los líquidos con su paisaje energético y los modos de vibración de baja energía, particularmente cerca del pico del bosón.