这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的科学论文。以下是针对该研究的学术报告：

主要作者与机构
本研究的主要作者包括Hillary L. Smith、Chen W. Li、Andrew Ho、Glenn R. Garrett、Dennis S. Kim、Fred C. Yang、Matthew S. Lucas、Tabitha Swan-Wood、J. Y. Y. Lin、M. B. Stone、D. L. Abernathy、Marios D. Demetriou和B. Fultz。他们分别来自加州理工学院应用物理与材料科学系、加州大学河滨分校机械工程系、美国空军研究实验室、加州州立大学海峡群岛分校应用物理系、橡树岭国家实验室中子数据分析与可视化部门以及量子凝聚态物质部门。该研究于2017年5月29日发表在《Nature Physics》期刊上。

学术背景
本研究的主要科学领域是材料科学，特别是金属玻璃的热力学性质。金属玻璃在自然界和工业技术中具有重要应用，但其与液态和晶态之间的关键差异尚未完全理解。几十年来，关于玻璃转变为液态时吸收的比热是源于振动熵（vibrational entropy）还是构型熵（configurational entropy）一直存在争议。本研究的背景知识包括Gibbs和DiMarzio提出的经典玻璃转变理论，该理论认为玻璃转变是一种纯粹的构型转变。然而，Goldstein提出液态的过剩熵可能还包含原子或分子振动的贡献。本研究的目标是通过直接测量金属玻璃在玻璃态、液态和晶态下的振动光谱，分离并量化振动熵和构型熵的贡献，从而验证这些理论。

研究流程
本研究主要包括以下几个步骤：
1. 样品制备：研究团队通过电弧熔炼法制备了Cu50Zr50和Cu46Zr46Al8两种金属玻璃样品，并通过X射线衍射和差示扫描量热法（DSC）确认了样品的非晶态结构。
2. 中子散射实验：使用橡树岭国家实验室的ARCS中子谱仪进行非弹性中子散射（INS）实验，测量了样品在加热和冷却过程中的振动光谱。实验采用连续加热模式，加热速率为2 K/min，并通过事件模式数据采集记录每个中子探测事件的位置和时间戳。
3. 量热法测量：使用差示扫描量热法（DSC）测量了Cu50Zr50在高温液态、过冷液态、玻璃态和晶态下的比热容，并通过Kubaschewski关系拟合了液态和晶态的比热容数据。
4. 数据分析：通过中子散射数据计算了振动熵，并结合量热法数据分离了振动熵和构型熵的贡献。振动熵的计算基于声子态密度（DOS）曲线，使用Planck分布函数进行积分。

主要结果
1. 振动光谱与振动熵：研究发现，Cu50Zr50和Cu46Zr46Al8在玻璃态和液态下的振动光谱与晶态相比几乎没有变化，表明振动熵在玻璃转变过程中变化很小。振动熵的测量结果显示，玻璃态和液态的振动熵仅比晶态高出约0.01 kb/原子，占总过剩熵的不到5%。
2. 构型熵的贡献：通过量热法测量和数据分析，研究发现Cu50Zr50在玻璃转变温度（Tg）下的总过剩熵为0.27 kb/原子，其中振动熵的贡献仅为0.01 kb/原子，表明过剩熵几乎完全由构型熵贡献。这一结果与Gibbs和DiMarzio的经典玻璃转变理论一致。
3. 样品比较：尽管Cu50Zr50和Cu46Zr46Al8的脆性（fragility）显著不同，但两种金属玻璃的振动熵和构型熵的贡献模式相似，表明这一现象可能是金属玻璃的普遍特征。

结论与意义
本研究首次通过实验定量分离了金属玻璃中振动熵和构型熵的贡献，揭示了金属玻璃的过剩熵几乎完全由构型熵贡献。这一发现验证了Gibbs和DiMarzio的经典玻璃转变理论，并为理解金属玻璃的热力学性质提供了新的实验依据。此外，研究结果表明，金属玻璃的振动熵在玻璃转变过程中变化很小，这与分子玻璃和网络玻璃中的观察结果不同，进一步强调了金属玻璃在热力学行为上的独特性。

研究亮点
1. 创新性实验方法：本研究首次利用高通量中子谱仪在玻璃转变过程中实时测量了金属玻璃的声子态密度，为分离振动熵和构型熵提供了直接实验证据。
2. 重要发现：研究发现金属玻璃的过剩熵几乎完全由构型熵贡献，这一发现为玻璃转变理论提供了重要支持。
3. 广泛适用性：尽管研究的两种金属玻璃具有不同的脆性，但其振动熵和构型熵的贡献模式相似，表明这一现象可能是金属玻璃的普遍特征。

其他有价值的内容
本研究还讨论了金属玻璃与分子玻璃和网络玻璃在振动熵贡献上的差异，指出金属玻璃缺乏软范德华键（van der Waals bonds）可能是其振动熵变化较小的原因。此外，研究结果为进一步探索金属玻璃的动力学行为和热力学性质提供了新的研究方向。