A novel time scale of dynamic heterogeneity in a supercooled liquid system

액체 상태의 물질이 매우 급속하게 냉각되면 일반적으로 과냉각액체(supercooled liquid) 상태에 도달한다. 과냉각액체는 더 낮은 온도에서 유리상(glass phase)으로 상전이를 일으킨다고 알려져 있는데, 이때 나타나는 동역학적 불균일성(dynamic heterogeneity)은 상전이를 기술하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 일반적인 액체의 상전이를 연구할 때 주로 사용되던 상관함수(correlation function)으로는 이러한 불균일성을 정량적으로 표현하기 어렵기 때문에 동역학적 민감도(dynamic susceptibility)나 multi-time correlation function 등 동역학적 성질(dynamic property)로부터 특징적인 시간 개념 및 거리 개념을 도출하려는 연구가 많이 진행되어 왔다. 본 논문에서는 일반적으로 특징적인 거리 개념을 도출해 내는데 사용되는 4점 밀도 상관함수(four-point density correlation function)인 dynamic susceptibility(${\chi}^4$)가 입자 밀도의 요동(fluctuation)의 상관관계(correlation)가 지속되는 특징적인 시간 개념에 대한 정보 또한 포함하고 있다는 점에 주목하였다. 이에 따라 ${\chi}^4$의 시간에 대한 적분인 ${\tau}_4$를 새롭게 도입하였으며 그 결과로 ${\tau}_4$는 three-time density correlation function으로부터 도출한 ${\tau}_{Dh}$와 같은 축척(scaling)을 가지는 것을 확인하였다. 과냉각액체에 대한 장난감 모형(toy model)의 일종인 "Lennard-Jones potential 하에서 운동하는 서로 다른 두 종류의 입자들"을 연구에 사용하였다.