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中外學者合作在非晶固體穩(wěn)定性研究中取得新進展

2023-08-25 13:53:16來源：中國新聞網  


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中新網合肥8月24日電 (記者 吳蘭)記者24日從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院、合肥微尺度物質科學國家研究中心徐寧教授研究組與美國賓夕法尼亞大學Andrea J. Liu教授和芝加哥大學Sidney R. Nagel教授合作，近日在非晶固體穩(wěn)定性機理研究中取得重要進展。

非晶固體穩(wěn)定性機理的研究對于非晶材料特性的理解和調控以及地震、泥石流、雪崩等自然災害的預測和防控都有非常重要的意義，因此是非晶固體基礎物理研究的一項重要內容。

據悉，相關成果近日在線發(fā)表于《美國科學院院刊》。

固體在足夠大的外力加載情況下會由于力學失穩(wěn)而發(fā)生斷裂等現象。晶體的失穩(wěn)往往是由缺陷觸發(fā)的，然而，非晶固體結構無序、處處是缺陷，理解非晶固體的力學失穩(wěn)機理，尤其是準確預言非晶固體發(fā)生結構破壞、重排的區(qū)域位置是非常困難的問題。

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)定性機理及應用的研究，并經過長時間的努力，最終獲得了該怪異模式形成的清晰圖像。

在本次研究工作中，首次報道并表征了這種新的非晶固體失穩(wěn)模式。折疊不穩(wěn)定模式的主要特征是非晶固體在趨近力學失穩(wěn)方向的勢壘高度逐漸減小并消失，對應于最低頻本征振動模頻率的冪律減小并消失。然而，新模式在趨近失穩(wěn)過程中，本征振動模沒有任何征兆，力學失穩(wěn)是非連續(xù)、突然發(fā)生的，因此，該研究組將其命名為非連續(xù)不穩(wěn)定(discontinuous instability)。

研究人員發(fā)現，非連續(xù)不穩(wěn)定的產生源于非晶固體中一根鍵(粒子間的相互作用)的斷裂，然而，并不是所有鍵的斷裂都會造成力學失穩(wěn)。該工作發(fā)現，穩(wěn)定鍵在非晶固體中普遍存在，它的發(fā)現源于理解非晶固體新的失穩(wěn)模式。然而，作為一個新的局域特征量，相比于過去提出的其它微觀表征量，穩(wěn)定鍵的定義非常明確，它在表征、預測和調控非晶固體不穩(wěn)定性的研究中有潛在的應用、將產生重要的影響。

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