Neutron spin echo study of the dynamics of undercooled selenium

Ch. Simon; G. Faivre; R. Zorn; F. Batallan; J.F. Legrand

doi:doi:10.1051/jp1:1992144

Issue		J. Phys. I France Volume 2, Number 3, March 1992


Page(s)		307 - 314
DOI		https://doi.org/10.1051/jp1:1992144

DOI: 10.1051/jp1:1992144
J. Phys. I France 2 (1992) 307-314

Neutron spin echo study of the dynamics of undercooled selenium

Ch. Simon¹, G. Faivre¹, R. Zorn², F. Batallan³ and J.F. Legrand⁴

¹ Groupe de Physique des Solides, Universités Paris 6 et 7, 75251 Paris Cedex 05, France
² Kernforschungsanlage Jülich, Institut fur Festkörperforschung, 5170 Jülich, Germany
³ Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC, Serrano 144, 28006 Madrid, Spain
⁴ Institut Laue Langevin, 156X, 38042 Grenoble, France

(Received 16 July 1991, revised 28 October 1991, accepted 19 November 1991)

Abstract
We present neutron spin echo measurements on the structural relaxation of undercooled liquid selenium above glass transition. We find a two-stage relaxation process essentially similar to that generally observed in liquids, except for the fact that the slow-stage characteristic time $\tau_1$ varies with the temperature T more slowly than $\eta(T)/T$ , where $\eta(T)$ is the macroscopic viscosity. We interpret this apparent discrepancy with respect to the usually found scaling law as the manifestation of the equilibrium-polymer nature of liquid selenium. On the other hand, the data suggest that the Kohlrausch exponent of the slow stage is temperature dependent. Concerning the rapid stage of the relaxation, we show that a possible alternative to the mode-coupling interpretation is to attribute it to the existence of local inhomogeneities of the density close to the glass transition.

Résumé
Nous présentons des résultats de mesures au spectromètre à écho de spin sur la relaxation structurale du sélenium en surfusion près de la transition vitreuse. Nous trouvons une relaxation en deux étapes, essentiellement conforme à celle trouvée antérieurement dans d'autres liquides, à ceci près que le temps caractéristique $\tau_1$ du stade lent varie avec la température T plus lentement que $\eta(T)/T$ , où $\eta(T)$ est la viscosité macroscopique. Nous interprétons cet écart apparent à la loi d'échelle généralement observée comme la manifestation du fait que le sélénium liquide est un polymère d'équilibre. L'analyse des données suggège d'autre part que l'exposant de Kohlrausch du stade lent dépend de la température. Quant au stade rapide de la relaxation, nous montrons qu'il peut être interprété, sans recourir à la théorie du couplage de modes, par l'existance d'hétérogénéités locales de la densité au voisinage de la transition vitreuse.