金属玻璃亦称为非晶态合金,是原子排列长程无序的亚稳态合金。与其相同化学成分的晶体相比,这类亚稳态原子凝聚体系有许多截然不同的特性。但是,由于在现有技术条件下金属玻璃尺寸有限,同时缺乏宏观拉伸塑性,导致非晶合金材料无法被广泛应用,也严重制约了金属玻璃的研究发展。近年经研究发现,在微纳米尺度下金属玻璃不仅继承了很多其块体材料的优良性能,而且还表现出其块体及相应晶体材料不具备的各种性能,在未来纳米印刷,微纳米功能器件开发,3D打印,新能源材料等诸多方面都有着很好的应用潜力。但非晶材料的表面、界面与低维科学问题仍处于探索初期,对于非晶态材料表面及纳米尺度的理化特性人们了解甚少。非晶材料奇异的低维动力学行为可能将是未来非晶材料科学研究的重要方向之一。本文将利用现代薄膜制备与微纳米材料表征技术手段准确直观地探索金属玻璃的近表面与低维动力学特性,通过金属玻璃表面的动力学实验测量和观测以及原子级超薄薄膜的动力学表征来研究低维条件下金属玻璃的独特动力学行为与相关效应,并探讨其相关的潜在应用。首先,基于过去人们对各种晶体或非晶材料表面动力学研究的实验测量方法,我们选择了较易于实现的表面微纳米光栅结构衰减法来进行测量非晶表面动力学。该方法可有效测量非晶合金表面的扩散、弛豫等动力学行为。我们发现在玻璃转变温度以下附近温区,金属玻璃表面扩散速率比块体至少高出几百万倍。非晶合金表面的动力学行为接近块体过冷液相区的动力学行为,即非晶合金具有类液体的表面。非晶合金表面的快速动力学行为导致非晶合金一些奇异性质。实验发现,在远低于玻璃转化温度下长时间退火,非晶合金会出现从表层开始逐渐向体内发生类似于超晶格单晶生长的表面晶化现象,而且面生长速率比体生长速率快了近两个量级。另外,同样由于非晶表面的快速动力学行为,在含铝的金属玻璃体系中,我们用原位高分辨电镜的电子辐照其块体表面,发现会很快析出铝并结合外界氧而形成氧化铝钝化层,而同组分的晶体材料不会出现类似现象,这一非晶表面特殊动力学行为有助于从微观结构上理解非晶合金的优异的抗腐蚀能力。在过去几十年,薄膜的制备工艺与生长机制研究已经发展得较为成熟,薄膜沉积已经成为凝聚态物理前沿领域的基本制样技术,但目前对薄膜制备的认知几乎仅限于部分晶体或是有机材料。非晶合金有着许多独特的理化特性,尤其是在小尺度条件下更是具备了许多体材料无法达到的卓越性能,但目前对非晶合金薄膜的机制研究很少。我们利用激光脉冲沉积技术与离子束辅助沉积技术来制备不同尺度的非晶合金薄膜,通过高分辨与球差电镜观测发现在纳米甚至原子尺度下非晶合金表现出许多奇特的动力学行为,例如高热稳定性,高流动性,以及出现独特的晶化现象等等。另外,可以通过控制薄膜的沉积速率,沉积能量等多种因素来控制非晶薄膜的热稳定性,表面形貌等性状,这也为我们制备性能可控的非晶材料提供了依据,并且利用这些条件人们可制备出具有各种微纳米结构的非晶薄膜材料。由于非晶合金类液体的表面动力学特质使其具有很好的表面催化活性。具有块体金属玻璃优异机械性能的薄膜材料在金属压力传感器方面也有着很大的应用潜力。非晶表界面的研究不仅能为非晶材料跨学科领域的发展提供理论和实践基础,还有可能为传统非晶材料研究提供全新的思路。