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Femtosecond X-ray photon correlation spectroscopy enables direct observations of atomic-scale relaxations of glass forming liquids

Fujita, Tomoki und Sun, Yanwen und Li, Haoyuan und Albert, Thies J und Song, Sanghoon und Sato, Takahiro und Moesgaard, Jens und Cornet, Antoine und Sun, Peihao und Chen, Ying und Mo, Mianzhen und Amini, Narges und Yang, Fan und Lucas, Pierre und Esposito, Vincent und Vila-Comamala, Joan und Wang, Nan und Mamyrbayev, Talgat und David, Christian und Hastings, Jerome und Ruta, Beatrice und Fuoss, Paul und Sokolowski-Tinten, Klaus und Zhu, Diling und Wei, Shuai (2025) Femtosecond X-ray photon correlation spectroscopy enables direct observations of atomic-scale relaxations of glass forming liquids. Journal of Chemical Physics, 162 (19), Seite 194201. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0264574. ISSN 0021-9606.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://pubs.aip.org/aip/jcp/article/162/19/194201/3346905/Femtosecond-x-ray-photon-correlation-spectroscopy

Kurzfassung

Glass-forming liquids exhibit structural relaxation behaviors, reflecting underlying atomic rearrangements on a wide range of timescales and playing a crucial role in determining material properties. However, the relaxation processes on the atomic scale are not well-understood due to the experimental difficulties in directly characterizing the evolving correlations of atomic-scale order in disordered systems. Here, we harness the coherence and ultrashort pulse characteristics of an x-ray free electron laser to directly probe atomic-scale ultrafast relaxation dynamics in the model system Ge15Te85. We demonstrate an analysis strategy for determining the intermediate scattering function by extracting the contrast decay of summed scattering patterns from two rapidly successive, nearly identical femtosecond x-ray pulses generated by a split-delay system. The result indicates a full decorrelation of atomic-scale order on the sub-picosecond timescale, supporting the argument for a high-fluidity fragile state of liquid Ge15Te85 above its dynamic crossover temperature. The demonstrated strategy opens an avenue for experimental studies of relaxation dynamics in liquids, glasses, and other highly disordered systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214388/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Femtosecond X-ray photon correlation spectroscopy enables direct observations of atomic-scale relaxations of glass forming liquids
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fujita, TomokiDepartment of Chemistry, Aarhus University, Aarhus, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sun, YanwenLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, HaoyuanDepartment of Mechanical Engineering, Stanford University, Stanford, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albert, Thies JFaculty of Physics, Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE), University of Duisburg-Essen, Duisburg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Song, SanghoonLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sato, TakahiroLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moesgaard, JensDepartment of Chemistry, Aarhus University, Aarhus, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cornet, AntoineInstitut Néel, CNRSThe institution will open in a new tab, Grenoble, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sun, PeihaoDepartment of Physics, Università degli Studi di Padova, Padova, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, YingLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mo, MianzhenLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Amini, NargesDepartment of Chemistry, Aarhus University, Aarhus, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, FanFan.Yang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lucas, PierreDepartment of Materials Science and Engineering, University of Arizona, Tucson, AZ, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Esposito, VincentLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vila-Comamala, JoanPaul Scherrer Institut, Villigen PSI, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, NanLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mamyrbayev, TalgatPaul Scherrer Institut, Villigen PSI, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
David, ChristianPaul Scherrer Institut, Villigen PSI, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hastings, JeromeLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ruta, BeatriceInstitut Néel, CNRSThe institution will open in a new tab, Grenoble, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fuoss, PaulLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sokolowski-Tinten, KlausFaculty of Physics and Centre for Nanointegration Duisburg-Essen, University of Duisburg-Essen, Duisburg, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, DilingLinac Coherent Light Source, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wei, ShuaiDepartment of Chemistry, Aarhus University, Aarhus, DenmarkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 April 2025
Erschienen in:Journal of Chemical Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:162
DOI:10.1063/5.0264574
Seitenbereich:Seite 194201
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0021-9606
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ultrafast X-rays, Glass dynamics, Viscous liquid, Free electron lasers, Chemical dynamics, X ray photon correlation spectroscopy
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM), R - Materialdesign und neue Materialien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Hinterlegt von: Yang, Fan
Hinterlegt am:03 Jun 2025 21:58
Letzte Änderung:03 Jun 2025 21:58

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