复杂体系的非平衡相变（如玻璃相变）是统计物理学的核心问题，但目前尚无统一的理论框架，是Science创刊125周年提出的一个世纪难题。非平衡的相变是指非平衡系统内，某些物理量达到某一临界值时出现空间或时间上较规则或对称性较高的有序结构的现象，如玻璃-玻璃转变过程。这一相变过程涉及生活和工业中多种常见的物质，如复杂液体、玻璃、胶体、颗粒物质、高分子聚合物、液晶等。对非平衡相变以及其动力学特征的研究，对我们的日常生活至关重要。然而经典液体理论、平衡态热力学、固体物理理论无法描述复杂无序系统的非平衡相变。对非平衡相变及动力学特征的描述仍缺乏完善的理论体系，这是物理学最前沿的课题之一。尽管目前非平衡相变仍面临着诸多难题，其中仍有一些有趣的现象可以进行发掘，如过冷区域中的受限液体。受限条件下的液体在诸多领域存在着重要的应用，同时受限液体在纳米尺度的结晶过程也是一个颇具挑战性的问题；另一方面，非晶体也是一个亟待讨论的话题。非晶体是一类与玻璃相似、结构具有高度复杂性的材料，但是会在应力条件下发生不可逆的结构转变，通过研究发现，这一过程实质上能够与拓扑性产生关联。通过对这些问题在结构、动力学等方面的分析，对非平衡相变的认识和理解也将得到进一步深入，将其从“世纪难题”转变为“世纪话题”。

代表性文献：

1. Y. Liu, G. Sun, L. Xu. "Glass polyamorphism in gallium: Two amorphous solid states and their transformation on the potential energy landscape", The Journal of Chemical Physics, 154, 134503 (2021)

2. Z. Wu, W. Kob, W. Wang, L. Xu, et al. "Stretched and compressed exponentials in the relaxation dynamics of a metallic glass-forming melt", Nature communications, 9, 5334 (2018)

3. G. Sun, L. Xu, N. Giovambattista. "Anomalous Features in the Potential Energy Landscape of a Waterlike Monatomic Model with Liquid and Glass Polymorphism", Phys. Rev. Lett. 120, 035701 (2018)

4. S. Cerveny, F. Mallamace, J. Swenson, M. Vogel, and L. Xu. 'Confined Water as Model of Supercooled Water'. Chemical Reviews (2015). 

5. G. Sun, N. Giovambattista, E. G. Wang, and L. Xu*, et al.“Effects of surface structure and solvophilicity on the crystallization of confined liquids”, Soft Matter 9, 11374 (2013).