在材料科学中，如何界定并识别“有序”和“无序”一直是基础问题。传统观点认为，有序往往来自对称性破缺：例如晶体因原子周期性排列而打破空间对称性；无序则以玻璃态为代表，原子排列更接近随机。中国科学技术大学童华教授、徐宁教授团队的最新研究对该认识提出了新的解释框架。研究团队提出了不依赖对称性的“位阻有序参数”，并在二维多分散粒子体系中制备出符合吉布斯纯相定义的理想非晶体。这类物态打破了“晶体—非晶”简单对立：它保持非晶体的结构特征，同时呈现类似晶体的长程有序。为刻画这种有序，团队还发展了“相干路径”表征方法，为涉及的研究提供了新的分析工具。更研究表明，理想非晶体的有序来源于最优的空间位阻堆积：粒子以更高效的方式排布，以尽量减少空间浪费。由此带来多项不同于常规非晶材料的性质：在热力学上表现出接近一级相变的“超稳定性”；声子振动谱呈现理想的德拜型特征；力学响应接近完全仿射；结构上意义在于抑制大尺度密度波动的超均匀性。这些特性的叠加突破了传统非晶材料的性能边界，体现为更一致的结构—性能对应关系。该研究在于拓展了“有序”的判据。仅以对称性破缺来定义有序已难以覆盖所有情况，“相干路径”的引入则将晶体序放入更一般的结构有序框架中。在应用层面，理想非晶体为功能材料设计打开了新的可能，未来或可在精密仪器、电子信息、航空航天等领域形成新的材料选择。该成果得到国家自然科学基金资助。审稿专家认为，这项工作为理解非晶物质提供了新的视角，其方法上的创新可能推动凝聚态物理相关研究思路的拓展。
从“有序必然周期”到“无周期也能高度有序”，理想非晶体提示人们：自然界的秩序可能来自更普遍的几何与热力学约束。持续在传统框架之外探索新的结构尺度与表征语言，不仅能完善基础科学对物质有序性的解释，也可能为新材料设计提供更具突破性的路径。