2025年5月16日，北京师范大学系统科学学院武振伟课题组在学术期刊《Communications in Theoretical Physics》上发表了结构玻璃统计物理方面题为《Graph-Dynamics correspondence in metallic glass-forming liquids》的重要研究成果，论文被评为编辑推荐（Editor’s suggestion）。该文章以系统综述前期工作为基础，强调突破传统分析框架，着重介绍以拓扑视角为基础的非晶物质科学研究新范式，这一新方向不仅为发现新的物理现象提供了契机，也有望从根本上重塑我们对玻璃材料本质的理解，具有重要的科学意义和实际应用价值。

作为复杂物理系统的典型代表，玻璃及玻璃化转变过程长期以来都是复杂物理系统领域的核心研究课题，持续吸引着科研界的广泛关注。这一研究焦点推动了人们对诸如玻璃老化效应、非指数型弛豫、动力学异质性、玻璃形成能力以及在应力作用下的力学响应等现象的深入探索。近年来，计算和实验技术的显著进步使得对各类理论模型的严格检验成为可能，为理解玻璃行为提供了新的线索。然而，玻璃及其转变过程在物理特性上跨越多个时间和空间尺度，内在原子结构高度复杂，给系统的有效表征带来了重大挑战。

图1. 无序系统结构图表示示意图。这里关注的并非是静态拓扑图上的动力学过程，而是反映实际液体结构演化特征的、基于集合平均的物理动力学行为。在本研究中所采用的图为无向无权图，节点的度为其邻接节点的数量。

在这一背景下，为了更好地理解玻璃形成液体的结构与动力学之间的深层联系，研究人员不断尝试引入新的理论框架与分析工具。在最新发表的这篇综述文章中，在简要介绍散射函数和图表示方法的基础上，Wu的研究团队详细总结了金属玻璃形成液体中原子局部连接拓扑属性与粒子层面弛豫动力学之间的关系，深入探讨了为何局部连接性能够主导这类系统中的多种物理性质。随后，对CuZr和NiAl两种典型合金体系的最新对比研究结果显示：粒子弛豫行为的多样性在统计上与液体中粒子所形成的瞬态网络的全局拓扑特征相关，由此，在本篇综述论文的最后，Wu的研究团队提出了针对金属过冷液体的“图-动力学对应”（graph-dynamics correspondence）的概念，并据此展望了未来值得深入探索的科学问题和潜在的研究路径。

图2. 图-动力学对应关系。在二十面体网络（ico-networks）中，其网络结构拓扑特征与内部组成部分的局部弛豫动力学以及输运行为之间存在显著联系。然而，这些ico网络中某些主要全局拓扑特征的本质及其形成机制仍然不清楚。值得注意的是，有证据表明，网络中节点的动力学行为与其所处网络结构的整体拓扑稀疏性密切相关（∼，其中=1对应左图中虚线所示理想情形）。这一关系揭示出局部节点动力学与全局结构特征之间存在更深层次的联系，是本领域未来需要集中解决的关键科学问题。

北京师范大学系统科学学院研究生周鑫嘉、杨锋（2024年硕士毕业）、杨晓东、马琳为论文共同第一作者，系统科学学院武振伟副教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上、重点、和青年项目（Nos：12474184, 52031016, 11804027）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1088/1572-9494/adbf7c

供稿：武振伟

编辑：郝林青

审核：李 辉