The recently discovered scaling law for the relaxation times, τ(T,υ)=I(Tυγ), where T is temperature and υ the specific volume, is derived by a revision of the entropy model of the glass transition dynamics originally proposed by Avramov [J. Non-Cryst. Solids262, 258 (2000)]. In this modification the entropy is calculated by an alternative route. The resulting expression for the variation of the relaxation time with T and υ is shown to accurately fit experimental data for several glass-forming liquids and polymers over an extended range encompassing the dynamic crossover. From this analysis, which is valid for any model in which the relaxation time is a function of the entropy, we find that the scaling exponent γ can be identified with the Grüneisen constant.

1.
M. H.
Cohen
and
D.
Turnbull
,
J. Chem. Phys.
31
,
1164
(
1959
).
2.
J. D.
Ferry
,
Viscoelastic Properties of Polymers
(
Wiley
,
New York
,
1980
).
3.
M.
Goldstein
,
J. Chem. Phys.
51
,
4767
(
1969
).
4.
C. A.
Angell
,
Science
267
,
1924
(
1995
).
5.
S.
Sastry
,
Nature (London)
409
,
164
(
2001
).
6.
C. A.
Angell
,
K. L.
Ngai
,
G. B.
McKenna
,
P. F.
McMillan
, and
S. F.
Martin
,
J. Appl. Phys.
88
,
3113
(
2000
).
7.
Proceedings of the Third and Fourth International Discussion Meeting on Relaxation in Complex Systems
, edited by
K. L.
Ngai
 et al. [
J. Non-Cryst. Solids
235–237
(
1997
);
307–310
(
2001
)].
8.
K.
Frick
and
C.
Alba-Simionesco
,
Physica B
266
,
53
(
1999
).
9.
K.
Frick
,
C.
Alba-Simionesco
,
K. H.
Andersen
, and
L. P.
Willner
,
Phys. Rev. E
67
,
051801
(
2003
).
10.
A.
Tölle
,
H.
Schober
,
J.
Wuttke
,
O. G.
Randl
, and
F.
Fujara
,
Phys. Rev. Lett.
80
,
2374
(
1998
).
11.
A.
Tölle
,
Rep. Prog. Phys.
64
,
1473
(
2001
).
12.
G.
Fytas
,
Th.
Dorfmuller
, and
C. H.
Wang
,
J. Phys. Chem.
87
,
5041
(
1983
).
13.
G.
Fytas
,
A.
Patkowski
,
G.
Meier
, and
Th.
Dorfmuller
,
Macromolecules
15
,
21
(
1982
).
14.
G.
Fytas
,
A.
Patkowski
,
G.
Meier
, and
Th.
Dorfmuller
,
Macromolecules
15
,
870
(
1982
).
15.
G.
Fytas
,
G.
Meier
,
A.
Patkowski
, and
Th.
Dorfmuller
,
Colloid Polym. Sci.
260
,
949
(
1982
).
16.
G.
Fytas
,
A.
Patkowski
,
G.
Meier
, and
Th.
Dorfmuller
,
J. Chem. Phys.
80
,
2214
(
1984
).
17.
C.
Dreyfus
,
A.
Aouadi
,
J.
Gapinski
,
M.
Matos-Lopes
,
W.
Steffen
,
A.
Patkowski
, and
R. M.
Pick
,
Phys. Rev. E
68
,
011204
(
2003
).
18.
M.
Paluch
,
R.
Casalini
,
A.
Best
, and
A.
Patkowski
,
J. Chem. Phys.
117
,
7624
(
2002
).
19.
L.
Comez
,
D.
Fioretto
,
H.
Kriegs
, and
W.
Steffen
,
Phys. Rev. E
66
,
032501
(
2002
).
20.
H. E.
King
,
E.
Herbolzheimer
, and
R. L.
Cook
,
J. Appl. Phys.
71
,
2071
(
1992
).
21.
H. E.
King
and
C. T.
Prewitt
,
Rev. Sci. Instrum.
51
,
1037
(
1980
).
22.
R. E.
Cook
,
H. E.
King
, and
D. G.
Peiffer
,
Phys. Rev. Lett.
69
,
3072
(
1992
).
23.
R. L.
Cook
,
C. A.
Herbst
, and
H. E.
King
,
J. Phys. Chem.
97
,
2355
(
1993
).
24.
R. L.
Cook
,
H. E.
King
,
C. A.
Herbst
, and
D. R.
Herschbach
,
J. Chem. Phys.
100
,
5178
(
1994
).
25.
H.
Taniguchi
,
Contrib. Mineral. Petrol.
103
,
325
(
1989
);
H.
Taniguchi
,
J. Volcanol. Geotherm. Res.
66
,
1
(
1995
).
26.
C.
Liebske
,
H.
Behrens
,
F.
Holtz
, and
R.
Lange
,
Geochim. Cosmochim. Acta
67
,
473
(
2003
).
27.
H.
Behrens
and
F.
Schulze
,
Am. Mineral.
88
,
1351
(
2003
).
28.
C. M.
Roland
,
S.
Hensel-Bielowka
,
M.
Paluch
, and
R.
Casalini
,
Rep. Prog. Phys.
68
,
1405
(
2005
).
29.
G.
Floudas
, in
Broadband Dielectric Spectroscopy
, edited by
F.
Kremer
and
A.
Schonhals
(
Springer-Verlag
,
Berlin
,
2003
), Chap. 8.
30.
G.
Williams
,
Trans. Faraday Soc.
62
,
2091
(
1966
).
31.
G.
Williams
and
D. A.
Edwards
,
Trans. Faraday Soc.
62
,
1329
(
1966
).
32.
G.
Williams
,
Trans. Faraday Soc.
61
,
1564
(
1965
).
33.
G.
Williams
,
Trans. Faraday Soc.
60
,
1548
(
1964
).
34.
H.
Sasabe
and
S.
Saito
,
J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed.
6
,
1401
(
1968
).
35.
H.
Sasabe
,
S.
Saito
,
M.
Asahina
, and
H.
Kakutani
,
J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed.
7
,
1405
(
1969
).
36.
G.
Williams
and
D. C.
Watts
,
Trans. Faraday Soc.
67
,
2793
(
1971
).
37.
J. P.
Johari
and
E.
Whalley
,
Faraday Symp. Chem. Soc.
6
,
23
(
1972
).
38.
H.
Sasabe
and
S.
Saito
,
Polym. J. (Tokyo, Jpn.)
3
,
624
(
1972
).
39.
G.
Williams
,
Adv. Polym. Sci.
33
,
60
(
1979
).
40.
R.
Casalini
and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. E
69
,
062501
(
2004
).
41.
R.
Casalini
and
C. M.
Roland
,
Colloid Polym. Sci.
283
,
107
(
2004
).
42.
C. M.
Roland
,
R.
Casalini
, and
M.
Paluch
,
J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed.
42
,
4313
(
2004
).
43.
C. M.
Roland
and
R.
Casalini
,
J. Non-Cryst. Solids
251
,
2581
(
2005
).
44.
C.
Dreyfus
,
A.
Le Grand
,
J.
Gapinski
,
W.
Steffen
, and
A.
Patkowski
,
Eur. Phys. J. B
42
,
309
(
2004
).
45.
G.
Tarjus
,
D.
Kivelson
,
S.
Mossa
, and
C.
Alba-Simionesco
,
J. Chem. Phys.
120
,
6135
(
2004
).
46.
J. D.
Weeks
,
D.
Chandler
, and
H. C.
Andersen
,
J. Chem. Phys.
54
,
5237
(
1971
).
47.
M. S.
Shell
,
P. G.
Debenedetti
,
E.
La Nave
, and
F.
Sciortino
,
J. Chem. Phys.
118
,
8821
(
2003
).
48.
N. H.
March
and
M. P.
Tosi
,
Introduction to Liquid State Physics
(
World Scientific
,
Singapore
,
2002
).
49.
W. G.
Hoover
and
M.
Ross
,
Contemp. Phys.
12
,
339
(
1971
).
50.
P. G.
Debenedetti
,
F. H.
Stillinger
,
T. M.
Truskett
, and
C. J.
Roberts
,
J. Phys. Chem. B
103
,
7390
(
1999
).
51.
M. S.
Shell
,
P. G.
Debenedetti
,
E.
La Nave
, and
F.
Sciortino
,
J. Chem. Phys.
118
,
8821
(
2003
).
52.
I.
Avramov
,
J. Chem. Phys.
95
,
4439
(
1991
).
53.
I.
Avramov
,
J. Non-Cryst. Solids
262
,
258
(
2000
).
54.
I.
Avramov
,
J. Non-Cryst. Solids
351
,
3163
(
2005
).
55.
I.
Avramov
and
A.
Milchev
,
J. Non-Cryst. Solids
104
,
253
(
1988
).
56.
M.
Paluch
,
S.
Hensel-Bielowka
, and
T.
Psurek
,
J. Chem. Phys.
113
,
4374
(
2000
).
57.
S. P.
Andersson
and
O.
Andersson
,
Macromolecules
31
,
2999
(
1998
).
58.
C. M.
Roland
and
R.
Casalini
,
Macromolecules
36
,
1361
(
2003
).
59.
A.
Drozd-Rzoska
,
Phys. Rev. E
72
,
041505
(
2002
).
60.
C. A.
Angell
, in
Relaxation in Complex Systems
, edited by
K. L.
Ngai
and
G. B.
Wright
(
National Technical Information Service
,
Washington DC
,
1985
).
61.
C. A.
Angell
,
J. Non-Cryst. Solids
131–133
,
13
(
1991
).
62.
M.
Paluch
,
C. M.
Roland
, and
S.
Pawlus
,
J. Chem. Phys.
116
,
10932
(
2002
).
63.
M.
Paluch
and
C. M.
Roland
,
J. Non-Cryst. Solids
316
,
413
(
2003
).
64.
R.
Casalini
and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. B
71
,
073501
(
2005
).
65.
R.
Casalini
,
M.
Paluch
, and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. E
67
,
031505
(
2003
).
66.
M.
Paluch
,
C. M.
Roland
,
R.
Casalini
,
G.
Meier
, and
A.
Patkowski
,
J. Chem. Phys.
118
,
4578
(
2003
).
67.
C. M.
Roland
,
R.
Casalini
,
P. G.
Santangelo
,
M.
Sekula
,
J.
Ziolo
, and
M.
Paluch
,
Macromolecules
36
,
4954
(
2003
).
68.
M.
Paluch
,
R.
Casalini
, and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. B
66
,
092202
(
2002
).
69.
R.
Casalini
,
M.
Paluch
, and
C. M.
Roland
,
J. Chem. Phys.
118
,
5701
(
2003
).
70.
S.
Hensel-Bielowka
,
M.
Paluch
,
J.
Ziolo
, and
C. M.
Roland
,
J. Phys. Chem. B
106
,
12459
(
2002
).
71.
S.
Pawlus
,
R.
Casalini
,
C. M.
Roland
,
M.
Paluch
,
S. J.
Rzoska
, and
J.
Ziolo
,
Phys. Rev. E
70
,
061501
(
2004
).
72.
M.
Paluch
,
C. M.
Roland
, and
S.
Pawlus
,
J. Chem. Phys.
116
,
10932
(
2002
).
73.
R.
Casalini
and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. E
72
,
031503
(
2005
).
74.
I.
Avramov
,
J. Non-Cryst. Solids
238
,
6
(
1998
).
75.
G.
Hartwig
,
Polymer Properties at Room and Cryogenic Temperatures
(
Plenum
,
New York
,
1994
), Chap. 4.
76.
C. M.
Roland
,
J. L.
Feldman
, and
R.
Casalini
,
J. Non-Cryst. Solids
(in press); cond-mat/0602132.
77.
G.
Adam
and
J. H.
Gibbs
,
J. Chem. Phys.
43
,
139
(
1965
).
78.
S. S.
Chang
and
A. B.
Bestul
,
J. Chem. Phys.
56
,
503
(
1972
).
79.
B.
Wünderlich
, ATHAS database, http://web.utk.edu/~athas/
80.
W.
Wunderlich
,
Polymer Handbook
, edited by
J.
Brandrup
,
E. H.
Immergut
, and
E. A.
Grulke
(
Wiley
,
New York
,
1999
).
81.
M.
Hanaya
,
T.
Hikima
,
M.
Hatase
, and
M.
Oguni
,
J. Chem. Thermodyn.
34
,
1173
(
2002
).
82.
H.
Fujimori
and
M.
Oguni
,
J. Chem. Thermodyn.
25
,
367
(
1994
).
83.
I.
Avramov
,
J. Chem. Phys.
95
,
4439
(
1991
).
84.
I.
Avramov
,
J. Non-Cryst. Solids
262
,
258
(
2000
).
85.
I.
Avramov
,
J. Non-Cryst. Solids
351
,
3163
(
2005
).
86.
H.
Vogel
,
Phys. Z.
222
,
645
(
1921
).
87.
88.
V. G.
Tammann
and
W.
Hesse
,
Z. Anorg. Allg. Chem.
156
,
245
(
1926
).
89.
F.
Stickel
,
E. W.
Fischer
, and
R.
Richert
,
J. Chem. Phys.
104
,
2043
(
1996
).
90.
K. L.
Ngai
and
C. M.
Roland
,
Polymer
43
,
567
(
2002
).
91.
R.
Casalini
,
K. L.
Ngai
, and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. B
68
,
14201
(
2003
).
92.
R.
Casalini
and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
245702
(
2004
).
93.
R.
Casalini
,
S.
Capaccioli
,
M.
Lucchesi
,
P. A.
Rolla
, and
S.
Corezzi
,
Phys. Rev. E
63
,
031207
(
2001
).
94.
R.
Casalini
,
S.
Capaccioli
,
M.
Lucchesi
,
P. A.
Rolla
,
M.
Paluch
,
S.
Corezzi
, and
D.
Fioretto
,
Phys. Rev. E
64
,
041504
(
2001
).
95.
R.
Casalini
,
M.
Paluch
,
J. J.
Fontanella
, and
C. M.
Roland
,
J. Chem. Phys.
117
,
4901
(
2002
).
96.
J. P.
Johari
,
J. Chem. Phys.
119
,
635
(
2003
).
97.
D.
Prevosto
,
M.
Lucchesi
,
S.
Capaccioli
,
R.
Casalini
, and
P. A.
Rolla
,
Phys. Rev. B
67
,
174202
(
2003
).
98.
M.
Goldstein
,
Phys. Rev. B
71
,
136201
(
2005
).
99.
D.
Prevosto
,
M.
Lucchesi
,
S.
Capaccioli
,
P. A.
Rolla
, and
R.
Casalini
,
Phys. Rev. B
71
,
136202
(
2005
).
100.
R.
Richert
and
C. A.
Angell
,
J. Chem. Phys.
108
,
9016
(
1998
).
101.
U.
Schneider
,
P.
Lunkenheimer
,
R.
Brand
, and
A.
Loidl
,
Phys. Rev. E
59
,
6924
(
1999
).
102.
H. Z.
Cummins
,
Phys. Rev. E
54
,
5870
(
1996
).
103.
M.
Paluch
,
R.
Casalini
, and
C. M.
Roland
,
Phys. Rev. E
67
,
021508
(
2003
).
104.
M. H.
Cohen
and
G. S.
Grest
,
Phys. Rev. B
20
,
1077
(
1979
);
G. S.
Grest
and
M. H.
Cohen
,
Adv. Chem. Phys.
48
,
455
(
1981
);
G. S.
Grest
and
M. H.
Cohen
,
Phys. Rev. B
21
,
4113
(
1980
);
M. H.
Cohen
and
G. S.
Grest
,
J. Non-Cryst. Solids
61–62
,
749
(
1984
).
105.
S.
Corezzi
,
S.
Capaccioli
,
R.
Casalini
,
D.
Fioretto
,
M.
Paluch
, and
P. A.
Rolla
,
Chem. Phys. Lett.
320
,
113
(
2000
).
106.
C. M.
Roland
,
K. J.
McGrath
, and
R.
Casalini
,
J. Non-Cryst. Solids
(in press); cond-mat/0601388.
107.
L. D.
Landau
and
E. M.
Lifshitz
,
Statistical Physics
(
Pergamon
,
New York
,
1977
), Vol.
5
.
You do not currently have access to this content.