在胶体玻璃化转变过程中，液体转变为非晶态固体。尽管结构重排极小，这一玻璃化转变却伴随着动力学显著变缓。这些特征使得该玻璃化转变的实验测定和理论理解，极具挑战。
近日，德国杜塞尔多夫大学(全称：杜塞尔多夫海因里希·海涅大学Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf，简称HHU）Patrick Laermann，Manuel A. Escobedo-Sánchez等在Nature Physics上发文，本文提出一种新框架，利用两点关联性和无模型理论描述，间接研究玻璃形成胶体悬浮液的动力学。
通过应用涨落-耗散定理，将成对示踪粒子的平衡热涨落与体系的本征响应特性建立联系（即，通过追踪悬浮液中微小示踪粒子的运动相关性）。在短时间尺度上，实验测量因溶剂引起的示踪粒子关联运动，同时发现了三个标志玻璃化转变开始的独特特征：1示踪粒子对热运动的关联性，随相对距离呈现变化的衰减行为；2与此衰减相关的长度尺度急剧增加；3在特定关联中，观察到显著的符号反转。
该项研究，建立了胶体玻璃化转变与分散介质中平移对称性破缺之间的联系，从而揭示了非晶态固体的玻璃化转变的基本物理本质。
胶体悬浮液中，玻璃化转变的涌现特征
图1：双分散胶体悬浮液的代表性图像。
图2：基于双分散胶体悬浮液，单点与两点观测量的粒子动力学概览。
图3：两点关联函数的时间关系。
图4：示踪粒子位移之间的两点关联描述了基质粒子间分散介质流动。
图5：纵向关联的空间衰减，随体积分数增加而发生的变化。
采用双分散胶体悬浮液体系：大颗粒为直径约3.19微米的PMMA颗粒，作为玻璃形成基质；小颗粒为直径约0.50微米的PMMA示踪粒子。两者均经荧光标记，分散于折射率与密度匹配的溶剂中，以模拟硬球相互作用。通过共聚焦显微镜在不同体积分数（φ = 0.05–0.60）下获取粒子运动轨迹，重点分析短时间尺度（τ = 68 ms）内示踪粒子对的位移空间相关性，并基于涨落-耗散定理推导出体系的有效粘度和特征长度尺度。
科普解读：玻璃不仅是日常材料，也是凝聚态物理中的重要状态之一。液体如何变成玻璃：通过向胶体悬浮液中加入微小“示踪粒子”，观察它们的协同运动，发现了玻璃转变的新线索：粒子间的运动关联会随距离衰减得更快，出现反向关联，且关联长度随体系变稠密而急剧增长。这说明玻璃形成不仅是粒子变慢，更本质的是介质失去了平移对称性——就像原本均匀流动的液体中逐渐“冻结”出结构框架。
