Dynamics and thermodynamics of supercooled liquids and glasses from a model energy landscape

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 63, Issue 21, 2001, Pages

  Wales, David J ^a   Doye, Jonathan P K ^a  

^a UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

GLASS;

ARTICLE; COOLING; DENSITY; DYNAMICS; ENERGY; LIQUID; PARTITION COEFFICIENT; THERMODYNAMICS; VIBRATION;

EID: 0034907108     PISSN: 10980121     EISSN: 1550235X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.63.214204     Document Type: Article

References (132)

1. W. Götze, in Liquids, Freezing and the Glass Transition, Les Houches, Session LI, 1989, edited by D. Levesque, and J. Zinn-Justin, J.-P. Hansen (North-Holland, Amsterdam, 1991), pp. 287–499.
2. W. Kob, ACS Symp. Ser. 676, 28 (1997).
3. W. Götze, J. Phys.: Condens. Matter 11, A1 (1999).
4. D. J. Wales, J. P. K. Doye, M. A. Miller, P. N. Mortenson, and T. R. Walsh, Adv. Chem. Phys. 115, 1 (2000).
5. F. H. Stillinger and T. A. Weber, Phys. Rev. A 25, 978 (1982).
6. F. H. Stillinger and T. A. Weber, J. Phys. Chem. 87, 2833 (1983).
7. F. H. Stillinger and T. A. Weber, J. Chem. Phys. 80, 2742 (1984).
8. F. H. Stillinger, Phys. Rev. E 59, 48 (1999).
9. R. S. Berry and R. Breitengraser-Kunz, Phys. Rev. Lett. 74, 3951 (1995).
10. R. E. Kunz and R. S. Berry, J. Chem. Phys. 103, 1904 (1995).
11. B. Kunz, R. S. Berry, and T. Astakhova, Surf. Rev. Lett. 3, 307 (1996).
12. R. E. Kunz, P. Blaudeck, K. H. Hoffmann, and R. S. Berry, J. Chem. Phys. 108, 2576 (1998).
13. J. P. K. Doye and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 105, 8428 (1996).
14. O. M. Becker and M. Karplus, J. Chem. Phys. 106, 1495 (1997).
15. A. Heuer, Phys. Rev. Lett. 78, 4051 (1997).
16. T. R. Walsh and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 109, 6691 (1998).
17. M. Cieplak, M. Henkel, J. Karbowski, and J. R. Banavar, Phys. Rev. Lett. 80, 3654 (1998).
18. L. Angelani, G. Parisi, G. Ruocco, and G. Viliani, Phys. Rev. Lett. 81, 4648 (1998).
19. K. D. Ball and R. S. Berry, J. Chem. Phys. 109, 8541 (1998).
20. K. D. Ball and R. S. Berry, J. Chem. Phys. 109, 8557 (1998).
21. M. A. Miller and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 111, 6610 (1999).
22. M. A. Miller, J. P. K. Doye, and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 110, 328 (1999).
23. J. P. K. Doye and D. J. Wales, Phys. Rev. B 59, 2292 (1999).
24. M. A. Miller, J. P. K. Doye, and D. J. Wales, Phys. Rev. E 60, 3701 (1999).
25. J. P. K. Doye and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 111, 11 070 (1999).
26. S. Büchner and A. Heuer, Phys. Rev. E 60, 6507 (1999).
27. F. Sciortino, W. Kob, and P. Tartaglia, Phys. Rev. Lett. 83, 3214 (1999).
28. K. M. Westerberg and C. A. Floudas, J. Global Optim. 15, 261 (1999).
29. K. D. Ball and R. S. Berry, J. Chem. Phys. 111, 2060 (1999).
30. L. Angelani, G. Parisi, G. Ruocco, and G. Viliani, Phys. Rev. E 61, 1681 (2000).
31. N. Mousseau, cond-mat/004356 (unpublished).
32. T. F. Middleton and D. J. Wales, Phys. Rev. B (to be published).
33. L. Angelani, R. Di Leonardo, G. Ruocco, A. Scala, and F. Sciortino, Phys. Rev. Lett. 85, 5356 (2000).
34. K. Broderix, K. K. Bhattacharya, A. Cavagna, A. Zippelius, and I. Giardina, Phys. Rev. Lett. 85, 5360 (2000).
35. H. Frauenfelder, S. G. Sligar, and P. G. Wolynes, Science 254, 1598 (1991).
36. P. Leopold, M. Montal, and J. Onuchic, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89, 8721 (1992).
37. J. D. Bryngelson, J. N. Onuchic, N. D. Socci, and P. G. Wolynes, Proteins 21, 167 (1995).
38. P. G. Wolynes, J. N. Onuchic, and D. Thirumalai, J. Chem. Phys. 102, 1619 (1995).
39. N. D. Socci, J. N. Onuchic, and P. G. Wolynes, Proteins: Struct., Funct. Genet. 32, 136 (1998).
40. J. G. Saven, J. Wang, and P. G. Wolynes, J. Chem. Phys. 101, 11 037 (1994).
41. V. I. Abkevich, A. M. Gutin, and E. I. Shakhnovich, J. Chem. Phys. 101, 6052 (1994).
42. J. Wang, J. N. Onuchic, and P. G. Wolynes, Phys. Rev. Lett. 76, 4861 (1996).
43. J. Wang, J. G. Saven, and P. G. Wolynes, J. Chem. Phys. 105, 11 276 (1996).
44. A. Gutin, A. Sali, V. Abkevich, M. Karplus, and E. I. Shakhnovich, J. Chem. Phys. 108, 6466 (1998).
45. M. Goldstein, J. Chem. Phys. 51, 3728 (1969).
46. G. P. Johari and M. Goldstein, J. Chem. Phys. 53, 2372 (1970).
47. G. Adam and J. H. Gibbs, J. Chem. Phys. 43, 139 (1965).
48. J. H. Gibbs and E. A. DiMarzio, J. Chem. Phys. 28, 373 (1958).
49. K. L. Ngai, J. Phys. Chem. B 103, 5895 (1999).
50. X. P. Tang, U. Geyer, R. Busch, W. L. Johnson, and Y. Wu, Nature (London) 402, 160 (1999).
51. A. Scala, F. W. Starr, E. La Nave, F. Sciortino, and H. E. Stanley, Nature (London) 406, 166 (2000).
52. S. Sastry, Nature (London) 409, 164 (2001).
53. S. Sastry, Phys. Rev. Lett. 85, 590 (2000).
54. X. Y. Xia and P. G. Wolynes, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 2990 (2000).
55. N. Agmon and J. J. Hopfield, J. Chem. Phys. 78, 6947 (1983).
56. D. Beece, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, M. C. Marden, L. Reinisch, A. H. Reynolds, L. B. Sorensen, and K. T. Yue, Biochemistry 19, 5147 (1980).
57. S. A. Brawer, J. Chem. Phys. 81, 954 (1984).
58. M. Goldstein, Faraday Symp. Chem. Soc. 6, 7 (1972).
59. E. Donth, J. Non-Cryst. Solids 53, 325 (1982).
60. D. L. Stein and R. G. Palmer, Phys. Rev. B 38, 12 035 (1988).
61. D. Kivelson, S. A. Kivelson, X. Zhao, and G. Tarjus, Physica A 219, 27 (1995).
62. J. C. Dyre, Phys. Rev. Lett. 58, 792 (1987).
63. H. Tanaka, J. Chem. Phys. 111, 3163 (1999).
64. H. Tanaka, J. Chem. Phys. 111, 3175 (1999).
65. H. Bässler, Phys. Rev. Lett. 58, 767 (1987).
66. V. I. Arkhipov and H. Bässler, J. Phys. Chem. 98, 662 (1994).
67. J. C. Dyre, Phys. Rev. B 51, 12 276 (1995).
68. G. Diezemann, J. Chem. Phys. 107, 10 112 (1997).
69. G. Diezemann, H. Sillescu, G. Hinze, and R. Bohmer, Phys. Rev. E 57, 4398 (1998).
70. G. Diezemann and K. Nelson, J. Phys. Chem. B 103, 4089 (1999).
71. R. G. Palmer, Adv. Phys. 31, 669 (1982).
72. R. Zwanzig, J. Chem. Phys. 103, 9397 (1995).
73. K. H. Fischer and J. A. Hertz, Spin Glasses (Cambridge University Press, Cambridge, 1991).
74. T. R. Kirkpatrick and P. G. Wolynes, Phys. Rev. B 36, 8552 (1987).
75. T. R. Kirkpatrick and P. G. Wolynes, Phys. Rev. A 35, 3072 (1987).
76. T. R. Kirkpatrick, D. Thirumalai, and P. G. Wolynes, Phys. Rev. A 40, 1045 (1989).
77. M. Dzugutov, J. Phys.: Condens. Matter 11, A253 (1999).
78. R. J. Speedy, J. Mol. Struct. 485-486, 537 (1999).
79. S. K. Ma, Statistical Mechanics (World Scientific, Singapore, 1985).
80. C. T. Moynihan, A. J. Easteal, and J. Wilder, J. Phys. Chem. 78, 2673 (1974).
81. D. J. McGinty, J. Chem. Phys. 55, 580 (1971).
82. J. J. Burton, J. Chem. Phys. 56, 3133 (1972).
83. M. R. Hoare, Adv. Chem. Phys. 40, 49 (1979).
84. F. H. Stillinger, J. Chem. Phys. 88, 7818 (1988).
85. G. Franke, E. R. Hilf, and P. Borrmann, J. Chem. Phys. 98, 3496 (1993).
86. D. J. Wales, Mol. Phys. 78, 151 (1993).
87. C. J. Tsai and K. D. Jordan, J. Phys. Chem. 97, 11 227 (1993).
88. G. P. Johari, J. Chem. Phys. 112, 7518 (2000).
89. D. J. Wales, Chem. Phys. Lett. 285, 330 (1998).
90. D. J. Wales, Chem. Phys. Lett. 294, 262 (1998).
91. A. Heuer and S. Büchner, J. Phys.: Condens. Matter 12, 6535 (2000).
92. F. H. Stillinger and T. A. Weber, Phys. Rev. B 31, 5262 (1985).
93. P. C. Haarhoff, Mol. Phys. 7, 101 (1963).
94. J. P. K. Doye and D. J. Wales, J. Chem. Phys. 102, 9659 (1995).
95. C. A. Angell, Science 267, 1924 (1995).
96. G. P. Johari, Philos. Mag. 41, 41 (1981).
97. A. P. Sokolov, A. Kisliuk, M. Soltwisch, and D. Quitmann, Phys. Rev. Lett. 69, 1540 (1992).
98. C. A. Angell, J. Phys.: Condens. Matter 12, 6463 (2000).
99. D. Wales, M. Miller, and T. Walsh, Nature (London) 394, 758 (1998).
100. N. G. van Kampen, Stochastic Processes in Physics and Chemistry (North-Holland, Amsterdam, 1981).
101. R. E. Kunz, Dynamics of First-Order Phase Transitions (Deutsch, Thun, 1995).
102. R. G. Palmer, D. L. Stein, E. Abrahams, and P. W. Anderson, Phys. Rev. Lett. 53, 958 (1984).
103. B. A. Huberman and M. Kerszberg, J. Phys. A 18, L331 (1985).
104. J. Sabelko, J. Ervin, and M. Gruebele, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 6031 (1999).
105. C. A. Angell, Prog. Theor. Phys. Suppl. 126, 1 (1997).
106. J. L. Green, K. Ito, K. Xu, and C. A. Angell, J. Phys. Chem. B 103, 3991 (1999).
107. G. Fulcher, J. Am. Ceram. Soc. 8, 339 (1925).
108. H. Vogel, Z. Phys. 22, 645 (1921).
109. G. Tammann and W. Hesse, Z. Anorg. Allg. Chem. 156, 245 (1926).
110. J. D. Ferry, L. D. Grandine, and E. R. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 24, 911 (1953).
111. W. Kauzmann, Chem. Rev. 43, 219 (1948).
112. K. Ito, C. T. Moynihan, and C. A. Angell, Nature (London) 398, 492 (1999).
113. G. Tarjus, D. Kivelson, and P. Viot, J. Phys.: Condens. Matter 12, 6497 (2000).
114. R. K. Bowles and R. J. Speedy, Mol. Phys. 87, 1349 (1996).
115. K. W. Wojciechowski, D. Frenkel, and A. C. Branka, Phys. Rev. Lett. 66, 3168 (1991).
116. K. W. Wojciechowski, A. C. Branka, and D. Frenkel, Physica A 196, 519 (1993).
117. E. D. Eastman and R. T. Milner, J. Chem. Phys. 1, 444 (1933).
118. F. Simon, Physica (Amsterdam) 4, 1089 (1937).
119. R. H. Fowler and E. A. Guggenheim, Statistical Thermodynamics, 3rd ed. (Cambridge University Press, Cambridge, 1952).
120. M. S. Westwell, M. S. Searle, D. J. Wales, and D. H. Williams, J. Am. Chem. Soc. 117, 5013 (1995).
121. F. H. Stillinger and T. A. Weber, Phys. Rev. A 28, 2408 (1983).
122. M. Dzugutov, Nature (London) 381, 137 (1996).
123. S. Sastry, P. G. Debenedetti, and F. H. Stillinger, Nature (London) 393, 554 (1998).
124. H. Jonsson and H. C. Andersen, Phys. Rev. Lett. 60, 2295 (1988).
125. P. Jund and R. Jullien, Phys. Rev. Lett. 83, 2210 (1999).
126. T. B. Schroder, S. Sastry, J. C. Dyre, and S. C. Glotzer, J. Chem. Phys. 112, 9834 (2000).
127. D. J. Lacks, Phys. Rev. Lett. 80, 5385 (1998).
128. D. L. Malandro and D. J. Lacks, J. Chem. Phys. 107, 5804 (1997).
129. T. M. Nieuwenhuizen, Phys. Rev. Lett. 78, 3491 (1997).
130. D. C. Wallace, Phys. Rev. E 60, 7049 (1999).
131. M. Mezard and G. Parisi, J. Chem. Phys. 111, 1076 (1999).
132. P. Ehrenfest, in Collected Scientific Papers, edited by M. J. Klein (North-Holland, Amsterdam, 1959).