側鏈弛豫（side chain relaxation）又稱β-弛豫。高分子長鏈上帶有的較大的側鏈或側基，在玻璃態時均能由於自身內旋轉的原因，發生從一種平衡狀態向另一種平衡狀態遷移的弛豫運動，而在動態力學譜，介電性質譜或核磁共振譜上產生內耗峰，這種現象稱側鏈弛豫。
基本介紹
- 中文名：側鏈弛豫
- 外文名：side chain relaxation
- 別稱：β-弛豫
- 特徵：是一個熱激活過程
- 原因：自身內旋轉
- 學科：化學工程
簡介,研究進展,特徵,未來研究方向,
簡介
處於能量亞穩態的複雜非晶態固體物質中存在各種弛豫行為。弛豫現象起源於多體系統的不可逆過程，取決於一些基本物理定律。這種不可逆的物理及化學過程是使系統微擾和耗散得以進行的必要條件，是維持平衡和進一步演化的前提。但是，非晶多體系統中的弛豫與擴散問題的物理機制仍然不清楚，是一個重要而又未解決的物理問題。
研究認識非晶的弛豫行為非常重要，因為它決定了非晶凝聚態物質的基本特徵和套用，因而，弛豫研究一直是材料科學和凝聚態物理領域的熱點。在各種非晶玻璃態包括有機高分子/小分子玻璃、氧化物玻璃、以及非晶態藥物甚至某些蛋白質中存在兩種本徵的基本弛豫模式， 即α弛豫和β弛豫。α弛豫涉及非晶中大範圍的粒子擴散運動，而β弛豫與非晶體系中局域的區域的粒子運動行為有關，並與玻璃轉變、塑性形變等物理性質有密切聯繫。
研究進展
白海洋研究員等和于海濱博士與德國哥廷根大學Konrad Samwer教授合作，從非晶原子組元之間混合焓的角度來研究化學因素對非晶態合金β弛豫的影響。結合大量非晶合金β弛豫的測量結果，他們發現，正混合焓或組元間較大的混合焓漲落都會抑制非晶合金中的β弛豫峰;而較強的混合焓(較強的組元之間的相互作用)且較小的混合焓漲落能增強非晶合金中β弛豫峰的強度。他們將這種現象和有機物中分子鏈長、官能團替換等因素對β弛豫的影響作對比，得到了一致結論。
據此，他們根據此前提出的鏈狀β弛豫運動模型，對這些現象進行了解釋，並試圖給出理解非晶合金中β弛豫的一個統一物理圖像。他們認為，較強的、均勻的原子之間相互作用會促進非晶金屬玻璃中類似分子鏈的結構(對應於β弛豫的結構起源)的產生。該項工作使得利用調控β弛豫來改變非晶玻璃態材料性能成為可能，並為進一步闡明非晶形成機制、形變機制以及β弛豫的機制提供了重要基礎。
特徵
β弛豫基本特徵有：
1)β弛豫是一個熱激活過程，其平均弛豫時間與溫度成Arrhenius關係；
2)時間範疇內β弛豫要比α弛豫更快；
3)在頻率範疇內β弛豫峰要比α弛豫更寬；
4)在實驗時間尺度下α弛豫只存在於液體，而β弛豫不僅存在於液體，還能存在於玻璃。
未來研究方向
未來β弛豫研究方向大體為：
1) β弛豫與α弛豫的關聯性：β弛豫與α弛豫關聯範式的確立將有助於液體基本理論框架的建立，對於現有凝聚態理論的拓展意義重大。
2) β弛豫與液體動力學特徵-“脆度”的關聯性：相同或相近“脆性”的液體, 有的結構弛豫中存在明顯的β弛豫, 而有的難以觀測, 原因何在？越脆的液體, 其β弛豫一定越明顯嗎？
3) β弛豫對於玻璃轉變的影響：為何大多數玻璃形成液體在1.2Tg處才出現β弛豫，並且與α 弛豫分離？為何β弛豫不僅僅存在於液體，而且能存在於玻璃？
4) β弛豫的機理：為何不同的測量技術(如介電譜和動態力學譜測量)都能觀測到β弛豫？能否在同一體系中採用不同的測量技術觀測β弛豫？其獲得的β 弛豫是否一樣, 或存在差異？組成單元的轉動還是徑向平動或者兩者的耦合引發β 弛豫？
