中國科大在非晶固體穩(wěn)定性研究中取得新進(jìn)展
中國科大物理學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心徐寧教授研究組與美國賓夕法尼亞大學(xué)Andrea J. Liu教授和芝加哥大學(xué)Sidney R. Nagel教授合作,在非晶固體穩(wěn)定性機(jī)理研究中取得重要進(jìn)展,相關(guān)成果于8月16日在線發(fā)表于《美國科學(xué)院院刊》。 固體在足夠大的外力加載情況下會由于力學(xué)失穩(wěn)而發(fā)生斷裂等現(xiàn)象。晶體的失穩(wěn)往往是由缺陷觸發(fā)的,然而,非晶固體結(jié)構(gòu)無序、處處是缺陷,理解非晶固體的力學(xué)失穩(wěn)機(jī)理,尤其是準(zhǔn)確預(yù)言非晶固體發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞、重排的區(qū)域位置是非常困難的問題。非晶固體穩(wěn)定性機(jī)理的研究對于非晶材料特性的理解和調(diào)控以及地震、泥石流、雪崩等自然災(zāi)害的預(yù)測和防控都有非常重要的意義,因此是非晶固體基礎(chǔ)物理研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 徐寧教授與Andrea J. Liu教授、Sidney R. Nagel教授合作,近年來開展了非晶固體穩(wěn)定性機(jī)理及應(yīng)用的研究,他們發(fā)表于《物理評論快報(bào)》(Physical Review Letters, 2017, 119: 215502)的工作用折疊不穩(wěn)定(fold instability)理論給出了非晶固體在外力加載下失穩(wěn)的一般性圖像,并且預(yù)言了力學(xué)失穩(wěn)會使得非晶固體本征振動模的態(tài)密度與其頻率的三次方成正比。然而,他們也發(fā)現(xiàn)了一類不能用折疊不穩(wěn)定理論解釋的怪異失穩(wěn)模式,該模式在具有純排斥簡諧作用勢的非晶固體中普遍存在,并且起到了主導(dǎo)作用。成功揭示該模式的形成機(jī)理對完善非晶固體穩(wěn)定性的理論具有重要的意義。 |