An Analysis of Nonlinear Thickness-shear Vibrations of Quartz Crystal Plates by Two-Dimensional Finite Element Method
本文用二维有限元法对AT切石英晶片的高频厚度剪切振动进行了非线性分析。我们扩展了运动学和本构非线性Mindlin板方程，然后将其截断为一阶方程作为近似，这是后来用于制定所有零阶和一阶位移和电势的非线性有限元分析。采用一阶谐波近似建立了系统的矩阵运动方程，并采用直接迭代法求解了广义非线性特征系统。得到了主曲线和相应的振型，并进行了分析。非线性有限元程序是在原有的线性有限元程序的基础上开发的，可用于小型化石英晶体谐振器设计过程中的非线性特性预测。
2013-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Sensing Vibrations using Quantum Geometry of Electrons
该研究通过第一性原理分析发现晶格振动引发的晶体对称性动态降低会导致电子量子几何振荡并产生可观测非线性霍尔效应，据此提出基于量子电子结构几何（GQuES）的振动光谱技术，可广泛应用于多频段的多种材料与激发研究。
2024-03-09 cond-mat.mtrl-sci
On the Raman Spectrum of Plutonium dioxide: vibrational and crystal electric field modes
从理论和实验两方面研究了二氧化钚的拉曼光谱。特别注意的是，已专门用于识别的高能量模式在$2120$厘米$^{-1}$和$2625$厘米$^{-1}$，其中的归属到目前为止一直有争议。这两种模式的温度依赖性表明电子起源。晶体场（CF）计算表明，这两种模式分别归属于$^{5}I_{4}$流形中的$Γ_{1}$-$\rightarrow$-$Γ_{5}$和$Γ_{1}$-$\rightarrow $-$Γ_{3}$ CF跃迁.这两个模式，连同唯一的振动线预见的群论的Fm ${-3}$ m PuO $_{2}$对称性，T $_{2g}$ PuO伸缩模式在$478$ cm $^{-1}$，因此可以被用作拉曼指纹的fcc二氧化钚。
2016-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Probing crystallinity of graphene samples via the vibrational density of states
石墨烯样品的纯度对其实验和实际应用至关重要。在这方面，缺陷的检测是直接相关的。在这里，我们发现石墨烯样品中的结构缺陷在高、低频的特定峰处的振动态密度（VDOS）中产生了清晰的信号，这些信号可以作为缺陷密度的独立探针。特别是，我们认为由五边形-七边形对的晶界，并表明它们导致向更高频率的特征振动D模式的移位;这将这些线缺陷与不会导致这种移位的斯通-威尔士点缺陷区分开来。我们的研究结果可能有助于使用实验技术，可以直接测量VDOS，如非弹性电子隧穿和非弹性中子能谱的结构晶格缺陷的检测。
2015-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Soft Anharmonic Coupled Vibrations of Li and SiO4 Enable Li-ion Diffusion in Amorphous Li2Si2O5
本文采用准弹性（QENS）和非弹性中子散射（INS）研究方法，辅以从头算分子动力学模拟（AIMD），对Li+在晶态和非晶态Li2Si2O5中的扩散和原子动力学行为进行了研究。非晶相Li_2Si_2O_5的QENS测量显示了一个窄的温度窗口（700 < T < 775 K），表现出明显的准弹性展宽，对应于Li+向晶相的快速扩散和SiO_4单元的弛豫。我们的INS测量清楚地表明，在低能量（低E）的超离子非晶相，消失在非超离子结晶相的状态（PDOS）的大声子密度的存在下，证实了低E模式在Li+扩散的作用。受挫折的能量景观和主机的灵活性（由于随机取向和振动运动的SiO4多面体单元）在扩散的Li+中起着至关重要的作用。我们使用AIMD模拟来确定这些低辐射模式涉及大幅度的Li振动和非晶相中的SiO4振动。在升高的温度下，这些振动动力学通过桨轮状耦合机制加速Li+扩散。在775 K以上，这些SiO4振动动力学通过将SiO4和Li+锁定到自由能景观的更深的最小值中并在结晶相中消失来驱动系统进入结晶相。实验和模拟都提供了有价值的信息的原子水平的随机和振动动力学Li2Si2O5和它们的作用，Li+扩散和玻璃化。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization Behavior of ZBLAN Glass Under Combined Thermal and Vibrational Effects: Part I -- Experimental Investigation
Texas State University（德克萨斯州立大学）；Air Force Research Labs, Space Vehicles Directorate（空军研究实验室，航天器管理局）
本研究通过可控热振实验系统探究振动对ZBLAN玻璃结晶行为的影响，证实振动可直接促进成核而非仅产生热效应，为氟化物玻璃结晶调控及后续相关研究提供实验基础。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Characterization of Zero-point Vibration in One-Component Crystals
研究了单组分晶体零点振动的大小。对于晶体的组成原子共享相同的键合几何形状，我们证明了存在一个特征温度，T0，在该温度下的零点振动的幅度等于激发振动的幅度。在德拜模型中，发现T0约为德拜温度的1/3。结果表明，在现实的系统。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech quant-ph
Anharmonic Lattice Vibrations in Small-Molecule Organic Semiconductors
小分子有机半导体中的分子间晶格振动对其功能性质有很大的影响。现有的模型处理晶格振动的谐波近似。在这项工作中，我们使用偏振取向（PO）拉曼测量监测温度演化的对称性的晶格振动的蒽和并五苯单晶。结合第一性原理计算，我们表明，在10 K的晶格动力学的晶体确实是谐波。然而，随着温度的升高，特定的晶格模式逐渐失去其PO依赖性，变得更像液体。这一发现是一个动态的对称性破缺的晶体结构的指示，并显示出明确的证据，这些振动的强烈的非谐性质。并五苯还显示出在80-150 K之间的微妙的相变，由晶格模式之一的振动对称性的变化指示。我们的研究结果为室温下高迁移率有机半导体的准确预测和新的设计规则奠定了基础。
2020-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Fourier-Raman spectra of alkali metal and thallium hydrogen phthalate single crystals
研究了邻苯二甲酸氢钾、铷和铊在1064 nm激发下的偏振傅里叶拉曼光谱。邻苯二甲酸氢酯的内部振动频率被分配到邻亚苯基和羧基的振动。用K取代Rb和Tl，引起振动的小的低频偏移。观察到由于费米共振相互作用而产生的伸缩OH振动的多带结构。在邻苯二甲酸氢氘钾的光谱中发现了许多附加谱带。这表明，只有部分的氢原子取代氘发生在邻苯和羧基。
2005-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Structural and vibrational properties of nitrogen-rich energetic material guanidinium 2-methyl-5-nitraminotetrazolate
采用密度泛函理论对富氮固体含能材料2-甲基-5-硝氨基四唑胍盐（G-MNAT）的晶体结构、状态方程、振动性质和电子结构进行了计算.用色散修正的密度泛函方法计算的基态结构性质与实验符合得很好。计算的平衡晶体结构被进一步用于计算状态方程和带中心的振动频率的材料。计算了电子能带结构，发现该材料为间接带隙半导体，带隙值为3. 04 eV。
2014-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Lattice phonon modes of the spin crossover crystal [Fe(phen)2(NCS)2] studied by THz, IR, Raman spectroscopies and DFT calculations
[Fe（phen）2（NCS）2]是一种典型的过渡金属配合物材料，在温度、压力或光照的作用下，它会发生低自旋（LS）和高自旋（HS）之间的相变。振动模式在热和光诱导的情况下都对自旋态切换起关键作用，通过贡献热平衡转变的振动熵或驱动光诱导高自旋态的快速结构捕获。在这里，我们研究的晶体声子模式[Fe（phen）2（NCS）2]，结合太赫兹，红外光谱和拉曼光谱敏感的模式在不同的频率范围和不同的对称性。我们比较的实验结果，在周期性的3D晶体中进行的DFT计算，以了解晶体中的声子模式，相比分子振动。事实上，孤立分子的每个振动模式在晶体中组合成几个不同对称性和频率的模式，因为单位晶胞包含四个分子。我们的注意力集中在HS对称和反对称呼吸模式的晶体以及对N-CS伸缩模式。
2018-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic Effects in the Low-Frequency Vibrational Modes of Aspirin and Paracetamol Crystals
振动光谱的低频范围对晶格的集体振动敏感。在分子晶体中，识别不同多晶型物的结构具有决定性作用，此外，它对这些晶体之间振动自由能差的温度依赖性分量的大小也起着重要作用。在这项工作中，我们研究了不同晶型的柔性阿司匹林和扑热息痛晶体的振动拉曼光谱和振动态密度基于色散校正的密度泛函理论，密度泛函微扰理论，和$ab\,initio$分子动力学。我们研究了准谐晶格展开的影响，并比较了振动谱的谐理论和时间相关形式主义的结果。晶格膨胀强烈影响300 cm $^{-1}$以下的集体振动，但在较高的频率下，它的重要性明显降低，而热核运动在整个振动范围内可能是重要的。我们还观察到，包含或忽略多体范德华色散相互作用不会导致拉曼光谱或振动态密度的低频范围内的大的差异，提供的晶格常数是固定的。我们获得定量协议与实验室温度低于300厘米$^{-1}$拉曼光谱的所有多晶型研究。检查不同的振动之间的二维相关性，我们发现哪些模式显示出更大程度的非谐耦合到别人，提供了一个可能的路线，以评估在不同情况下的谐波自由能评估的准确性。
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Infrared Spectroscopic Study of Vibrational Modes across the Orthorhombic-Tetragonal Phase Transition in Methylammonium Lead Halide Single Crystals
单晶的甲基铵（MA）卤化铅MAPbI 3，MAPbBr 3，和MAPbCl 3进行了研究，使用红外光谱分析的结构和动力学方面的过程，使这些混合钙钛矿的正交晶体结构中的MA分子的顺序的目的。我们的温度依赖性的研究集中在分析的CH/NH摇摆，C-N伸缩，和CH/NH弯曲模式的MA分子在800-1750 cm-1的频率范围内。他们提供了一个直接比较的行为的三种卤化物在交叉正交晶系-四相相变在MA卤化铅单晶。清晰地观察到所有接近相变的振动模式的剧烈变化。指出了以前没有讨论的其他光谱特征。二维正交氢键层转化为一个更三维的安排，在tetraphite相似乎是一个重要的功能，提供更深入的了解机制，导致一个自由旋转的MA分子在无机主机结构。四方晶系结构中分子位置对称性的改变似乎是正交-四方相变的一个重要特征。对于低温，可以说碘化物比溴化物和氯化物更受氢键的影响。
2018-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and Raman active lattice vibrations of magnetic topological insulators MnBi2Te4 n(Bi2Te3) (n = 0, 1, . . . , 6)
在研究了本征磁性拓扑绝缘体MnBi_2Te_4_n（Bi_2Te_3）（n<4）的结构基础上，利用X射线粉末衍射研究了n= 4，5和6的结构.计算了晶胞参数和原子位置。总结了所获得的和可用的结构数据，以表明MnBi2Te4n（Bi2Te3）的所有成员的晶体结构遵循立方紧密堆积原理，与给定成员的空间群无关。然后应用共焦拉曼光谱。比较分析了n=1，. . .，6，以及MnBi_2Te_4（n=0）和Bi_2Te_3（n=无穷大）的晶格动力学表明，MnBi_2Te_4（n>0）的晶格动力学主要由五元结构单元中的原子协同位移决定.
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
XPS Analysis of Surface Chemical Transformations in ZBLAN Glass under Thermal and Vibrational Stimuli
Texas State University（德克萨斯州立大学）；Air Force Research Labs, Space Vehicles Directorate（空军研究实验室航天飞行器管理局）
本研究采用XPS表征不同热、振动处理条件下不同晶化程度ZBLAN玻璃的表面状态，证实热机械作用仅提升其表面结构有序度、不改变元素氧化态，为其红外光学应用相关结晶行为研究提供依据。
2025-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Raman Model Predicting Hardness of Covalent Crystals
基于硬度和振动拉曼光谱都依赖于化学键的本征性质这一事实，我们提出了一个新的理论模型来预测共价晶体的硬度。从典型的锌盐共价晶体中推导出的硬度与拉曼振动频率之间的定量关系也适用于复杂的多组分晶体。该模型使我们能够无损地和间接地表征在超高压条件下合成的新型超硬材料的硬度与原位拉曼光谱测量。
2009-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-Bond Density Drives the Order-Disorder Phase Transition from Orientational to Vibrational in Polyalcohol Plastic Crystals
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；University of Tours（图尔大学）
该研究通过分子动力学模拟发现，多元醇塑料晶体的相变熵特征随氢键密度增加发生反转，氢键密度可调控其热响应的幅度与压力鲁棒性，为新型压热和热能存储材料设计提供了思路。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Study of the experimental and simulated vibrational spectra together with conformational analysis for thioether cyanobiphenyl-based liquid crystal dimers
采用红外光谱（IR）和基于密度泛函理论（DFT）的量子化学计算方法，研究了硫醚键联二聚体的结构、分子间相互作用以及分子间的相互作用.红外吸光度测量进行了偏振光束的均匀排列的样品，以获得更多的细节的振动跃迁偶极矩的取向。计算了分子二面角的分布，研究了分子的结构和构象。计算的光谱与实验的红外光谱进行了比较，结果，详细的振动归属报告。
2022-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phonon order and reststrahlen bands of polar vibrations in crystals with monoclinic symmetry
我们从本征介电位移矢量求和方法导出了具有单斜晶体对称性的材料的单斜平面内的极性声子模的频率阶数和剩余辐射带的偏振相关结构。我们表明，声子模式发生在相关的横向和纵向光学模式对，并对属于内或外声子模式。内部模式对嵌套在外部模式对中。外模对引起偏振相关的剩余辐射带。内模对导致偏振无关的剩余辐射带。Born-Huang方法中的方向限制频率被限制在未被内模对占据的外模区域内。因此，一个不寻常的声子模式顺序可以发生在低频以及频率上限的方向模式可以是横向和/或纵向模式。我们使用最近解开的单斜对称$β$ -Ga $_2$ O $_3$ [Phys. Rev. B~ \textbf{93}，125209（2016）]的实验数据来验证我们的发现，并证明与密度泛函理论计算的结果非常一致。
2018-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational, structural, and chemical fingerprints of ion diffusion in crystalline solids
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对直接MD模拟离子扩散计算成本高的问题，提出结合振动、结构指纹与MLIP化学嵌入的神经网络，用短轨迹预测离子自扩散系数，精度较高。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent vibrational spectra in non-crystalline materials: application to hydrogenated amorphous silicon
基于从头算分子动力学、改进的信号处理技术和计算机可视化技术，提出了一种新的无参数非晶态材料结构、动力学和电子性质的模拟方法。该方法已被广泛测试，通过调查氢和硅动力学在氢化非晶硅（a-Si：H）。通过比较理论和实验的振动光谱，我们演示了如何将振动特性与结构稳定性，成键和氢扩散。我们提取的微观特征，不能通过其他技术，即氢迁移和相关的键切换，悬挂键钝化，低氢活化能，和a-Si：H稳定性一般，我们表明，通过分析的测试案例，我们的方法提供了一个严格和现实的描述非晶材料。我们还表明，这种方法提供了访问非晶硅的其他重要的宏观特性的可能性，并可用于模拟所有方面的a-Si：H动力学，包括有害的Staebler-Wronski效应。
2007-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Canonical Quantization of Crystal Dislocation and Electron-Dislocation Scattering in an Isotropic Medium
晶体位错控制材料的塑性力学性能，但也影响电学和光学性能。然而，位错的基本和定量的量子力学理论几十年来一直没有被发现。本文通过引入一个新的准粒子“dislon”，给出了各向同性介质中刃位错和螺位错的精确可解的位错量子场论。利用这种方法，从电子自能出发，研究了电子-位错弛豫时间，并将其简化为经典结果。此外，还预言了位错核附近的一种全新的电子能量弗里德尔振荡，这种振荡目前甚至可以在单电子情况下发生。这是第一次在全量子场论水平上研究位错对材料非力学性质的影响。
2016-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Effects of electron coupling to intra- and inter-molecular vibrational modes on the transport properties of single crystal organic semiconductors
电子耦合到分子内和分子间的振动模式进行了研究，在适当的单晶有机半导体，如oligoacenes模型。重点是这些系统的光谱和传输特性超越微扰方法。不同耦合之间的相互作用强烈影响的温度带重正化，这是一个微妙的平衡的结果相反的趋势：由于与本地模式的相互作用，带变窄，由于电子耦合到非本地模式的带宽。该模型提供了一个准确的描述的迁移率作为温度的函数：事实上，它有正确的数量级，在低温下，它的规模作为幂律$T^{-δ}$的指数$δ$大于1，并在高温下，显示出跳跃行为与一个小的激活能。
2011-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface vibrational modes of the topological insulator Bi$_2$Se$_3$ observed by Raman spectroscopy
利用偏振分辨拉曼散射研究了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$单晶和厚膜的表面振动模。除了四个拉曼活性体声子，我们观察到四个额外的模式，强度弱得多，能量略低于体对应物。利用对称性分析，我们将这些额外的模式分配给面外表面声子。通过与第一性原理计算结果的比较，我们认为这些模的出现是由于PDMATHAMO轴晶格畸变和晶体表面附近的范德华能隙膨胀所致。在60和173 cm $^{-1}$处的两个表面模与拉曼活性$A_{1g}$体声子模相关，另外两个在136和158 cm $^{-1}$处的表面模与具有$A_{2u}$对称性的红外活性体声子相关。由于晶体对称性从本体中的$D_{3d}$降低到晶体表面上的$C_{3v}$，后者变成拉曼允许的。特别是，158厘米的$^{-1}$表面声子模式下的共振激发下显示Fano线型，表明在存在的电子-声子耦合的表面激发的干扰。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Colossal reversible barocaloric effects in a plastic crystal mediated by lattice vibrations and ion diffusion
固态冷却和加热方法有望成为目前温室气体压缩循环和低效燃料燃烧加热器的更可持续的替代方案。静水压力（$p$）驱动的压热效应（BCE）在大的绝热温度变化（$|ΔT| \sim 10$ K）和巨大的等温熵变（$|ΔS| \sim 100$ JK $^{-1}$ kg $^{-1}$）方面特别令人鼓舞。然而，由于不可逆性问题，BCE通常需要大的压力变化，并且相当大的$|ΔT|$和$|ΔS|$很少在相同的材料中实现。在这里，我们证明了存在的巨大的和可逆的BCE在LiCB $_{11}$ H $_{12}$，一个众所周知的固体电解质，在其附近的有序-无序相变在$\approx 380$ K。具体来说，对于$Δp \approx 0.23$ $(0.10)$ GPa，我们测量了$|ΔS_{\rm rev}| = 280$ $(200)$ JK $^{-1}$ kg $^{-1}$和$|ΔT_{\rm rev}| = 32$ $(10)$ K，它们分别与在类似压力条件下获得的最先进的压热位移相媲美。此外，在宽的温度范围内，$0.1$ GPa量级的压力变化产生巨大的可逆压热强度$\approx 2$ JK $^{-1}$ kg $^{-1}$ MPa $^{-1}$。进行了分子动力学模拟，以量化的晶格振动，分子重新取向和离子扩散上公开的巨大的BCE的作用。有趣的是，晶格振动被发现对$|ΔS|$贡献最…
2023-02-14 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature neutron diffraction and first-principles study of temperature-dependent crystal structures and atomic vibrations in Ti3AlC2, Ti2AlC, and Ti5Al2C3
在此，我们报告的热膨胀和温度依赖的晶体结构的选择三元碳化物MAX相在Ti-Al-C相图在100-1000摄氏度的温度范围内。将含有38重量% Ti 5 Al 2 C 3，“523”），$32 wt.% Ti2AlC ("211"), 18 wt.% Ti3AlC2 ("312"), and 12 wt.% (Ti{0.5}Al{0.5})Al is studied by Rietveld analysis of high-temperature neutron diffraction data. We also report on the same for a single-phase sample of Ti$ _3 PDMATHABMN_2 $ for comparison. The thermal expansions of all the MAX phases studied are higher in the $ c $ direction than in the $ a$方向。体积膨胀系数--Ti 5Al 2C 3为9.3 x 10^-6，Ti 2AlC为9.2 x 10^-6，Ti 3AlC 2为9.0 x 10^-6--在一个标准差内相当。在Ti 5Al 2C 3中，类211和类312区域的Ti-C八面体的尺寸分别与Ti 2AlC和Ti 3AlC 2中的Ti-C八面…
2013-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Accurate and Efficient Phonon Calculations in Molecular Crystals via Minimal Molecular Displacements
针对分子晶体声子第一性原理计算成本高的难题，提出基于分子坐标基的谐晶格动力学方法，采用最小分子位移近似，计算成本最高降10倍，在低频区准确性优异，可揭示分子层面声子能带结构。
2025-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Generation of Intrinsic Vibrational Gap Modes in Three-Dimensional Ionic Crystals
在刚性离子模型下，利用分子动力学模拟研究了理想三维双原子离子晶体晶格振动非谐局域化的存在性。对于一组现实的NaI势参数，观察到的本征局域间隙模式振动的[111]方向的fcc和锌的晶格。轴向弹性变形是这种模式的一个整体特征，它在锌合金中比在面心立方结构中更容易形成。分子动力学模拟证实，在每种结构中，这种局域模式可以稳定至少200个循环。
1996-12-18 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS patt-sol
Accurate Machine Learning Interatomic Potentials for Polyacene Molecular Crystals: Application to Single Molecule Host-Guest Systems
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克固体研究和光谱学研究所）；Center for Free-Electron Laser Science（自由电子激光科学中心）；Initiative for Computational Catalysis (ICC)（计算催化倡议）；The Flatiron Institute（平顿研究所）
利用基于图神经网络的MACE架构和主动学习策略，开发了适用于萘、蒽、并四苯和并五苯等多并苯分子晶体的通用机器学习原子间势，准确捕捉振动动力学，并用于研究主客体系统中的振动耦合。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Long wavelength properties of electron-TO-phonon interactions in polar crystals
对电子与极性长波长横光学振动相互作用进行了理论分析。该理论基于具有经典势的极性晶体模型，考虑了电子极化率效应。发现铁电体中电子-声子相互作用的强度显著增强，并给出了这种效应的微观解释。一个桥梁，涉及到电子的相互作用与极性长波长TO模式的晶格振动的长程偶极-偶极相互作用的建立。作为我们分析的应用，得到了一个新的电子-声子相互作用常数与材料参数之间的关系式。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Artificial control of the bias-voltage dependence of tunnelling anisotropic magnetoresistance using quantization in a single-crystal ferromagnet
自旋电子存储器件发展中的一个主要问题是降低磁化反转的功耗。为此，人工控制铁磁材料的磁各向异性是非常重要的。在这里，我们展示了在单晶铁磁材料GaMnAs中使用量子尺寸效应的状态密度（DOS）的磁各向异性的载流子能量依赖性的控制。通过增强GaMnAs量子阱的价带的量子尺寸效应，可以将由杂质带引起的DOS磁各向异性的主要二重对称性转变为四重对称性.通过与栅极电场控制技术相结合，我们的概念的使用的量子尺寸效应的控制的磁性将铺平道路，在未来的自旋电子器件的超低功耗操纵磁化。
2017-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-shear Vibration Frequencies of an Infinite Plate with a Generalized Material Property Grading along the Thickness
对于厚度剪切型石英晶体谐振器，振动频率和振型是谐振器在电路应用中的关键特征，它们反映了石英板的基本材料和结构特性及其在各种因素（例如可引起晶体坯的表面和内部损伤以及退化的侵蚀性气体和液体）下随时间的变化。累积的效应最终将改变弹性常数和刚度方面的表面条件，更重要的是，这些性质沿厚度的梯度。这是一种典型的功能梯度材料（FGM）结构，近年来已被广泛研究的结构应用下的多重载荷，如热和电磁场。对于声波谐振器，这样的研究是同样重要的，并且波在FGM结构中的传播可以用于基于声波的传感器（例如石英晶体微天平（QCM））的性能、可靠性和寿命的评估和评定。本文研究了AT切石英晶体的特性沿厚度方向变化的功能梯度材料板的厚度剪切振动，其振动模式由厚度坐标的正弦函数和余弦函数的三角函数表示。利用板变形的傅里叶展开法得到了解。我们还得到了频率的变化的基本和泛音模式，这是强耦合的谐振器结构的性能变化或设计的评估，以利用FGM在新的应用。
2015-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational dynamics of solid poly(ethylene oxide)
采用分子动力学（MD）方法模拟了结晶聚环氧乙烷（PEO）的振动特性。振动态密度已被计算使用正常模式分析（NMA），也通过原子的速度自相关函数。结果与实验光谱数据吻合良好。通过比较16个晶胞和1个晶胞的结果，研究了结晶状态下的系统尺寸效应，结果表明，在100 cm^-1以下的特征中存在重要差异。链间相互作用的影响进行检查，通过比较的光谱在凝聚态，得到一个孤立的低聚物的环氧乙烷。对模式局域特征的计算表明，在低于100 cm^-1的频率下存在集体激发，聚合物主链上大约有8 ~ 12个连续原子参与其中。在这些低频模式中，螺旋链围绕其长轴的主链扭转占主导地位。
2003-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Spotting structural defects in crystals from the topology of vibrational modes
本研究证明振动模式的低频特征向量场拓扑不仅能定位玻璃软点，也可预测晶体中位错、向错和 Eshelby 夹杂等结构缺陷。
2024-10-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting Lattice Phonon Vibrational Frequencies Using Deep Graph Neural Networks
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；National Institute of Standards and Technology（国家标准与技术研究所）；Theiss Research
晶格振动频率与许多重要的材料性质有关，例如导热性、导电性以及超导性。然而，使用密度泛函理论（DFT）方法计算振动频率对于材料筛选中的大量样本来说计算量太大。在这里，我们提出了一种基于深度图神经网络的算法，用于高精度地从晶体结构预测晶体振动频率。我们的算法使用零填充方案来解决振动频谱的可变维度。对15,000和35,552个样本的两个数据集的基准研究表明，预测的聚合$R^2$得分分别达到0.554和0.724。我们的工作证明了深度图神经网络除了预测声子态密度（DOS）和电子态密度之外，还能够学习预测晶体结构的声子谱特性，其中输出维度是恒定的。
2021-11-10 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Electronic and vibrational properties of low-dimensional perovskites Sr$_{1-y}$La$_y$NbO$_{3.5-x}$
利用角分辨光电子能谱和偏振相关红外反射率测量研究了低维钙钛矿结构$_{1-y}$ NbO $_{3.5-x}$沿不同晶向的电子和振动性质。电子行为强烈依赖于氧和La含量，包括准一维金属和铁电绝缘行为。在低温下，SrNbO $_{3.41}$和SrNbO $_{3.45}$在沿导电方向的费米能级处存在一个极小的能隙，表明其具有Peierls型不稳定性.尽管类似的名义载流子密度，为Sr $_{0.8}$ La $_{0.2}$ NbO $_{3.50}$的准一维金属字符被抑制，没有观察到间隙开口，这可以解释的晶体结构的差异。电子-声子相互作用似乎在这一系列化合物中起着重要的作用。
2005-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-localized modes in crystalline high entropy alloys
高熵合金（HEAs）是通过将多种金属物质以几乎相同的量混合而设计的，以获得具有优异机械性能的结晶或非晶材料。在这里，我们使用分子动力学模拟的位置和成分的混乱，在确定的CrMnFeCoNi HEAs的低频振动特性的作用。我们的研究结果表明，预期的依赖关系的状态密度的频率作为$D(ω)\simω^4$恢复非晶HEAs，也观察到部分结晶的合金与偏差，取决于结晶的程度。我们发现，准本地化的振动仍然是可见的结晶HEAs，虽然抑制相比，相应的非晶合金。我们的工作提供了一个统一的角度来描述HEA的力学性能方面的振动态密度。
2023-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted tunneling in Jahn-Teller E$ \times $e impurity centers in crystals
Institute of Physics, University of Tartu（塔尔图大学物理研究所）
研究晶体中Jahn-Teller E×e杂质中心的声子辅助隧穿机制，揭示了二次振动相互作用对隧穿相干性的影响。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Extended study of crystal structures, optical properties and vibrational spectra of polar 2-aminopyrimidinium hydrogen phosphite and bis(2-aminopyrimidinium) sulfate monohydrate and two 2-aminopyrimidinium hydrogen sulfate polymorphs
本研究扩展表征了极性2-氨基嘧啶鎓亚磷酸氢盐的晶体、光谱及光学性质，测定其低温结构与光学抗性，还研究了三种相关硫酸盐的晶体学与振动光谱，优化了固态DFT计算方法。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Vibrational Fingerprints of Competing Structural and Polar Phases in CuInP2S6
University of Rochester（罗切斯特大学）
本研究采用第一性原理密度泛函理论计算，确定CuInP2S6各相的振动指纹与拉曼选择定则，为解读其拉曼和红外测量、识别竞争相提供理论框架。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Optical vibrations in alkali halide crystals
我们考虑碱金属卤化物离子晶体中的长波声子极化激元和纵光学声子。采用在电介质环境中自洽电磁场中极化的点电荷模型。得到了声子极化激元和纵光学声子的标准色散关系。由静电平衡条件求出了横向光学声子频率。通过与表格数据的比较，证明了所测得的频率与离子等离子体频率乘以关系式$\sqrt{(\varepsilon_{\infty}+2)/(3(\varepsilon_0-\varepsilon_\infty))},$是一致的，其中$\varepsilon_{\infty}$和$\varepsilon_0$分别为高频和静态介电常数。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Vibrational Frequencies of Cerium Oxide-Bound CO: A Challenge for Conventional DFT Methods
在二氧化铈基催化剂中，催化剂颗粒的形状决定了暴露的晶面，深刻地影响其反应性。吸附的一氧化碳（CO）的振动频率可以被用来作为一个敏感的探针，以确定暴露的表面刻面，提供参考数据定义明确的单晶表面连同一个明确的理论分配存在。我们研究了CO在CeO 2（110）和（111）表面上的吸附，并通过与单晶CeO 2表面的最新红外光谱实验进行比较，表明通常应用的DFT（PBE）+U方法不能提供可靠的CO振动频率。良好的一致性需要混合DFT方法与HSE 06功能。传统的DFT的失败解释在其无法准确地描述方面和配置特定的捐赠和反馈效应，控制CO吸附后的C-O键长和CO力常数的变化。因此，我们的研究结果为实验的详细解释提供了理论基础，并开辟了表征更复杂场景的道路，包括氧空位和金属吸附原子。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Molecular origins of colossal barocaloric effects in plastic crystals
本研究通过分子动力学模拟揭示塑性晶体新戊二醇中巨大压热效应的微观起源，发现晶格振动与分子构象的贡献与分子重取向相当，为设计先进热效应塑性晶体提供新原则。
2025-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Low-energy optical phonons induce glassy-like vibrational and thermal anomalies in ordered crystals
人们普遍认为，结构玻璃和无序晶体在它们的热、机械和声学性质上表现出异常，这是无序耗散环境中长波近似被破坏的表现。然而，最近在包括热电化合物在内的完全有序的晶体中也观察到了相同类型的玻璃状异常（即，在德拜能级以上的振动态密度（VDOS）中的玻色子峰、在$T\simeq10 K$处的归一化比热中的峰等）。在这里，我们提出了一个理论，预测这些令人惊讶的效果在完美有序的晶体作为一个结果的低洼（软）光学声子。特别是，可以看出，一个强大的玻色子峰异常（低能量过剩的模式）在VDOS可以几乎完全是由于低能量光学声子的存在下，只要他们的能量是可比的声学模式在布里渊区边界。玻色子峰预计也发生在低$T$的热容。在存在强阻尼（这可能是由于有序晶体中的非谐性）的情况下，这些光学声子有助于$T$偏离德拜$T^{3}$定律，产生$T$中的线性行为，这是玻璃的典型行为，即使在模型中没有做出任何无序假设。这些发现对于理解和调节热电化合物的热输运性质，以及可能对于增强电子-声子超导性是相关的。
2020-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Raman and Far Infrared Synchrotron Nanospectroscopy of Layered Crystalline Talc: Vibrational Properties, Interlayer Coupling and Symmetry Crossover
滑石粉是一种绝缘层状材料，在环境条件下稳定，具有高质量的基底解理，这是其在范德华异质结构中使用的主要优势。在这里，我们使用近场同步辐射红外纳米光谱，拉曼光谱，和第一性原理计算调查的结构和振动特性的滑石晶体，从单层到散装，在300-750 cm-1和<60 cm-1的光谱窗口。我们观察到从单层到双层滑石样品的对称交叉，归因于相邻层的堆叠。滑石的面内晶格参数和层内模式的频率显示弱依赖性与层数，与弱层间相互作用一致。另一方面，滑石的低频（<60 cm-1）刚性层（层间）模式适合于识别滑石样品中的层数，除了揭示在层间力常数和相关的单晶弹性刚度中的强的面内和面外各向异性。滑石的剪切和呼吸力常数分别比石墨低66%和28%，使滑石成为一种易于剥离的优良润滑剂。我们的研究结果拓宽了对滑石在纳米尺度下的结构和振动性质的理解，并为未来的纳米异质结构应用提供了指导。
2023-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unified theory of thermal transport in crystals and disordered solids
晶体和玻璃表现出根本不同的热传导机制：晶体的周期性允许激发携带热量的传播振动波，正如Peierls首先讨论的那样;在玻璃中，缺乏周期性打破了Peierls的图像，热量主要通过振动模式的耦合来携带，通常由Allen和Feldman引入的谐波理论描述。因此，非谐性或无序性是晶体或玻璃中热导率的限制因素;迄今为止，没有输运方程能够同时解释这两种情况。在这里，我们推导出这样的方程，导致热导率降低到Peierls和Allen-Feldman限制，分别在非谐和有序或谐和无序固体，同时也涵盖了中间制度，这两种效果是相关的。这种方法还解决了长期存在的问题，准确预测具有超低或玻璃状热导率的晶体的热性能，正如我们所展示的应用于这类热电材料的代表。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Atomic Vibration Interaction and Spin-Flip Hamiltonian of a Single Atomic Spin in a Crystal Field
我们导出了自旋-原子振动相互作用$V_{\rm SA}$和单原子自旋在晶场中的自旋翻转哈密顿量$V_{\rm SF}$。在这里，我们应用微扰理论的自旋轨道相互作用和动能和势能的电子模型。该模型还考虑了有效原子核和电子之间的振动位移差，$Δ{\boldmath $ r $}$。检查系数的$V_{\rm SA}$和$V_{\rm SF}$，我们首先表明，$V_{\rm SA}$出现$Δ{\boldmath $ r $}$ $\ne$ 0，而$V_{\rm SF}$是独立的$Δ{\boldmath $ r $}$。作为应用，我们接着得到了Fe离子在四重对称晶场中的$V_{\rm SA}$和$V_{\rm SF}$。结果表明，$V_{\rm SA}$的系数随振动频率的变化幅度大于传统的自旋-声子相互作用的系数。此外，由于$V_{\rm SA}$和$V_{\rm SF}$每单位时间的跃迁概率进行了研究的Fe离子的各向异性能量为$-|D|S_Z^2$，其中$D$是各向异性常数和$S_Z$是$Z$组件的自旋操作。
2010-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Vibrational entropy of crystalline solids from covariance of atomic displacements
从信息论的角度研究了有限温度下固体的振动熵。从头算分子动力学（AIMD）模拟产生的合奏原子配置在有限的温度下，我们得到的$N$体分布的原子位移，$ρ_N$。我们从$\ln{ρ_N}$的期望值计算信息论熵。在第一级近似，单独处理原子位移，我们的方法可以应用于使用德拜-沃勒B因子，使衍射实验，以获得上界的热力学熵。在下一级近似中，我们通过引入位移协方差来纠正高估。我们将这种方法应用于元素体心立方钠和面心立方铝，显示出良好的协议与实验值以上的金属德拜温度。在德拜温度以下，我们从协方差矩阵的本征值中提取出有效的振动态密度，然后用量子力学方法计算熵，在低温下也与实验吻合得很好。我们的方法很容易推广到复杂的固体，因为我们证明了一个高熵合金。此外，我们的方法适用于准谐波近似失败的情况下，我们证明通过计算钛的HCP/BCC过渡。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
THz lattice vibrations for active plasmonics with light: Ultrafast optical response in gold/telluride hybrid plasmonic crystals
固体中相干光学声子的激发为亚皮秒时间尺度上的光的超快调制提供了途径。在这里，我们报告的高效3.6太赫兹调制的光反射的混合金属/半导体等离子体激元晶体引起的晶格振动在几纳米厚的元素碲层。我们观察到，表面等离子体激元有助于显着的光诱导形成此薄层之间的界面碲基II-VI族半导体，如（镉，镁）碲或（镉，锰）碲，和一维金光栅。在泵浦-探测实验中，通过飞秒激光脉冲激发和探测$A_1$对称性的相干光学碲声子来监测界面成分的变化。等离子体光栅在半导体上的图案化增强了源自界面区域的瞬态信号。这允许监测层的形成和观察的声子频率的偏移所造成的限制的晶格振动在nm厚的隔离层。利用表面等离子体激元对相干光学声子的有效激发和检测可以通过信号强度对泵浦和探测脉冲的偏振及其光谱分布的依赖性来证明。
2015-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Orientation- and pressure-dependence of the vibrational response of a monolayer crystal on a vicinal diamond surface
本研究通过偏振拉曼光谱发现，高压下单层WS2在邻晶金刚石表面的振动响应强烈依赖于表面原子台阶取向，锯齿方向沿台阶时2LA模式强度骤降。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spectroscopic Characterization of Metallocene Single Crystals Grown by Physical Vapor Transport Method
Southern Illinois University（南伊利诺伊大学）；Cottey College（科特学院）
通过物理气相传输法制备出高纯度、高均一性的金属ocene单晶，并利用光谱学工具和X射线衍射进行表征，确认其单斜结构及振动特性，为有机光伏、发光显示和分子量子系统提供基础研究。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The impact of exciton delocalization on exciton-vibration interactions in organic semiconductors
有机半导体同时表现出单个分子和扩展晶体的性质。它们所承载的强束缚激子通常在分子极限中描述，但激子可以在许多分子上离域，这就提出了扩展的晶体性质有多重要的问题。使用精确的格林函数为基础的方法的电子结构和激子振动耦合的非微扰有限差分方法，我们描述激子相互作用的分子和晶体的自由度同时。我们发现，激子离域的程度控制这些相互作用，热激活晶体声子主要耦合到离域状态，和分子量子涨落主要耦合到本地化状态。基于这一点，我们定量预测和解释的激子峰的温度和压力的依赖性，并苯系列的有机半导体，我们证实实验，我们开发了一个简单的实验方案探测激子离域。总体而言，我们提供了有机半导体中激子离域和振动效应的统一图像，调和了有限分子团簇和周期性分子固体的互补观点。
2020-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Vibrational and Thermal Properties of ZnX (X=Se, Te): Density Functional Theory (LDA and GGA) versus Experiment
用从头算方法计算了ZnX（X=Se，Te）的声子色散关系.这些关系已被用来评估与不同的同位素组成的晶体各自的比热的温度依赖性。这些结果已与测量晶体上进行了比较，低至2 K。计算值与实测值基本吻合。本文讨论了锌硫族化合物系列闪锌矿型材料的声子色散关系和相应的态密度的变化趋势。
2011-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Molecular Structure, Dynamics, and Vibrational Spectroscopy of the Acetylene:Ammonia (1:1) Plastic Co-Crystal at Titan Conditions
土星卫星泰坦有一个厚厚的，富含有机物的大气层，预计小有机分子的凝聚相在其表面上是稳定的。特别重要的是有机物的结晶相，称为低温矿物，它可以在土卫六的表面化学和地质过程中发挥重要作用。这些低温矿物中的许多可以表现出富相行为，特别是多组分低温矿物，其组分分子具有多个固相。一种这样的低温矿物是乙炔：氨（1：1）共晶体，在这里我们使用基于密度泛函理论的从头算分子动力学模拟来量化其在泰坦条件下的结构和动力学。我们表明，乙炔：氨（1：1）共晶是一个塑料共晶（或旋转相）在泰坦条件下，因为氨分子取向无序。此外，该共晶内的氨分子在皮秒时间尺度上旋转，并且这种旋转伴随着氨氢和乙炔的π-系统之间的氢键的断裂和重新形成。我们的预测的鲁棒性是通过比较两个密度泛函近似的预测在不同的理论水平，以及通过预测的红外和拉曼光谱，同意与实验测量。我们预计，这些结果将有助于了解土卫六表面的地球化学。
2022-10-21 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
