颗粒物质是指大量具有宏观尺寸（一般大于100μm）的粒子汇集而成的体系，在自然界和生活中无处不在，在建筑、矿业、化工及医药等行业中应用广泛。颗粒体系是离散的、无序的、多体耗散体系，由于热运动的不相干性，是零温体系。颗粒物质在不同条件下会表现出气液固态甚至三相共存的特点。传统的工程土力学理论在描述颗粒物质的过程中往往预测与实际情况不符，其根本困境是由于传统工程理论是借鉴了热平衡态的普通流体和固体理论，而颗粒物质本质上是非平衡态的，和牛顿流体或弹性固体等连续介质体系存在巨大差异。这导致在颗粒物质利用过程中，在希望其表现出固体性质时会出现灾难性事故（大坝垮塌，地基沉降，道路破损等）；而希望利用其流体性质时，又会遇到难以预料的阻塞现象（管道输运粉末材料等）。与此同时，沙尘暴、雪崩、地震、泥石流等地质灾害现象也与颗粒物质的复杂相转变行为密切相关。因此任何有关颗粒材料的物理认识和发现都将产生重要影响。在过去二十年中，物理学家试图从颗粒物质的微观相互作用、结构和动力学研究开始重新搭建颗粒物质的统计力学框架，发展类似于流体Navier-Stokes理论和弹性固体理论的连续介质模型。颗粒物质的结构和相变研究不仅对颗粒体系本身具有重要意义，同时与玻璃化转变问题有深刻的联系。液体在快速降温时会避免结晶而发生玻璃化转变，形成玻璃态。关于玻璃化转变的机理存在非常多的理论，迄今没有公认的解答。玻璃化转变是否是热力学相变，即是否是一个类似于晶体结晶过程的结构相变一直是困扰凝聚态物理研究的一个核心问题。无序颗粒体系是研究玻璃化转变问题的一个重要模型体系。由于颗粒体系结构单元具有宏观大小，可以在实验上进行微观结构、动力学和热力学的直接观测，对揭示玻璃化转变的物理机制具有非常大的优势。本项目的工作重点是将先进的同步辐射成像技术应用于颗粒物理研究，主要基于上海光源，利用同步辐射的高通量、穿透性和快速三维成像能力，对颗粒物质这种远离热平衡的非晶体系的结构和相变行为进行了系统研究。在颗粒非晶模型体系中发现了四面体结构序，有望对已经争论了几十年的玻璃化转变是否是一种结构相变提供关键证据；发展了基于同步辐射的光栅相衬成像技术并应用于生物医学影像研究。通过项目的实施，在国际学术期刊上发表包括两篇nature communications 在内的多篇高水平学术论文，并被国际国内同行多次引用，所列8篇代表性论文总他引用76次，其中SCIE总他引74次。