本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

四位日本理化学研究所的物理学家证明，X射线光谱技术有可能揭示出液体接近玻璃态时发生的神秘现象。

在冷却时，许多液体在其冰点处发生急剧的转变，成为结晶状固体。最著名的例子是水，其凝固点为0摄氏度。相比之下，许多液体聚合物和其他材料会经历一个更优雅的转变，即玻璃泰转变。与冰和金属等结晶性固体的有序结构相比，它们所形成的固体的结构更接近于液体的随机顺序。玻璃就是一个典型的例子：它在常温下是一种固体，但它的分子是无序排列的。

关于玻璃态的转变，还有许多未解之谜。玻璃态转变现象是软物质物理学中最大的谜团之一，日本理化学会SPRING-8中心的TaikiHoshino指出。有些科学家甚至怀疑玻璃态转变是否真的是一种转变，或者它只是看起来像一种转变。

动态异质性的概念可能是一个有助于解开玻璃化转变之谜的关键，即分子局部动态行为在空间和时间上的波动。许多研究人员认为，玻璃态转变可以用动态异质性来解释。Hoshino说。

现在，Hoshino和三名理化学研究所SPring-8中心的同事利用同步加速器产生的X射线测量了一种液体聚合物在其玻璃态转变温度附近的动态异质性。

在测量过程中，聚合物被挤压在一个静止的圆柱形棒和一个移动的基体之间。靠近基体的液体比靠近杆附近的液体移动得更快，导致液体之间产生了速度梯度。研究小组发现，随着速度梯度的增加，动态异质性降低。这证实了20多年前发表的分子动力学模拟的预测。

研究人员使用了一种名为X射线光子相关光谱（XPCS）的技术。由于组成激光光束的光波都会产生同步的波峰和波谷，因此从物体上散射的激光会在屏幕上产生斑点图案。XPCS利用X射线产生的斑点图案来获取样品的相关信息。如果样品中的散射器移动，散射图案就会发生变化。Hoshino解释说。这些波动揭示了散射器的运动信息。

Hoshino指出，XPCS在软物质物理学家中还没有像其他技术那样受到很多人的欢迎，但他希望这项研究能让其他人相信它的潜力。我们的研究结果表明，XPCS是研究玻璃态转变的强大技术。

论文标题为《DynamicalHeterogeneitynearGlassTransitionTemperatureunderShearConditions》。