布里斯托大学 高压下液态镓的同步辐射x光衍射图像(左)和从头分子动力学模拟快照(右)
学分:布里斯托大学 液态金属和合金具有特殊的性能，使其适合电能储存和发电应用
低熔点镓基液态金属被用作热交换流体，用于冷却集成电子器件，以及制造柔性和可重构电子器件和软机器人
镓是一种神秘的金属，具有显著的物理特性，包括略高于室温的异常低的熔点，是所有元素中最大的液态范围之一，并且在熔化时的体积收缩与在水中观察到的类似
与结晶固体中原子的规则周期排列相反，液态的特征是无序的
液体可以流动，它们的原子像气体一样无序运动
然而，与气体不同，液体中的强大内聚力在局部范围内产生一定程度的有序性
理解这种顺序在高压和高温下如何变化，对于开发具有新物理特性的材料或在极端条件下运行非常重要，对于理解地球内部深处和外行星内部的过程也非常关键，例如金属核心的形成和磁场的产生
液态镓在30 GPa和1000 K下的模拟快照，镓原子显示为小灰色球体
由五重对称(10B，橙色球体)和晶体状(11F，蓝色球体)图案中的镓原子簇组成的异常低构型熵区域可能有助于将玻璃相稳定在高压熔点以下
彩色键突出了两个结构图案中的环:五边形代表10B，三角形和正方形代表11F
学分:布里斯托大学 在一项由布里斯托尔大学科学家领导的新研究中，发表在《物理评论快报》杂志上，在英国钻石光源对液态镓的熔化曲线、密度和结构进行的原位同步加速器x光衍射测量报告显示，使用电阻加热的钻石砧座单元产生的压力高达26 GPa，从而产生了这些极端条件
在布里斯托尔大学高级计算研究中心的超级计算机“蓝水晶阶段4”上运行的从头计算分子动力学模拟的结果与实验测量非常一致
先前的研究预测镓和其他金属的液体结构从在环境压力下具有低配位数的复杂结构发展到在高压下简单的“硬球”排列
然而，使用拓扑聚类分析，研究人员发现了与这个简单模型的重大偏差:即使在极端压力下，液态镓的局部有序性仍然保持，低局部熵区域的形成包含具有五重对称性和晶体状有序性的结构基序
主要作者Dr
布里斯托尔大学地球科学学院的詹姆斯·德瑞维特说:“这种在高压下液态镓中出现的惊人的低构型熵图案，有可能为促进熔融曲线以下的亚稳态玻璃相提供了一种机制
“这为未来的实验和理论研究开辟了一条新的研究途径，探索高温高压淬火熔体生产新的金属玻璃材料
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