Emergent rigidity percolation of five-fold aggregates enables controllable glass properties
本文通过数值与理论分析揭示金属玻璃的玻璃转变由五重对称原子团簇的连续刚性逾渗所导致，并据此建立局域结构与宏观力学性能的联系，为理性设计金属玻璃的刚度、硬度和韧性提供途径。
2025-06-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rigidity and intermediate phases in glasses driven by speciation
在局部结构不能完全由宏观浓度确定的情况下，研究了玻璃中刚性到柔性的转变和相关的中间相。该方法使用大小增加聚类近似和约束计数算法。它示出的位置和中间相的宽度和相应的网络的结构，机械和能量特性的关键取决于在给定的浓度下选择局部结构的方式。对于含有大量柔性局域结构单元和高中程有序率的网络，得到了中间相的展宽。
2006-03-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A Dramatically Growing Shear Rigidity Length Scale in a Supercooled Glass Former ($NiZr_2$)
寻找一个适当增长的长度尺度，增加与巨大的粘性减速的过冷液体是一个开放的问题与玻璃化转变。在这里，我们定义并证明存在一个这样的长度尺度，这可能是实验验证。这是当接近玻璃化转变时外部剪切扰动明显渗透到液体中的长度尺度。我们提供了基于模拟的证据，它的存在，它的增长至少一个数量级，通过使用分子动力学模拟NiZr 2，一个很好的脆弱的玻璃形成。在探测的时间尺度上，在从上面接近玻璃化转变温度时，这种长度尺度，也显示出与Ising样标度一致。此外，我们证明了可能的缩放的温度下，超阿耳忒弥斯增长的粘度，并显着增长的渗透深度集。我们的模拟结果表明，在过冷，显着的初始增加的剪切穿透深度在流体中可能会发生在串联的斯托克斯-爱因斯坦关系的故障。
2016-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Viscoelasticity and dynamical gaps: rigidity in crystallization and glass-forming liquids
刚性对玻璃形成熔体的松弛性质起着重要作用，但它通常是通过化学组成由平均配位数确定的。讨论粘弹性如何可以用来作为一种替代方法来确定玻璃的刚度，并给出线索的松弛过程。特别是，它示出了致密的玻璃和晶体形成流体的横向电流动力学结构因子包含丰富的信息刚性，可以与横向振动模式的动态间隙的存在。结果表明，软模的数目与动力学间隙的大小和液体弛豫时间有关。由此，可以定义动态平均有效配位数。作为一个例子，在稠密流体相硬盘的数值模拟。最后，讨论了需要改进玻璃粘弹性模型来描述一致的非指数应力和应变松弛。
2019-06-05 cond-mat.soft
Understanding the scaling of boson peak through insensitivity of elastic heterogeneity to bending rigidity in polymer glasses
非晶材料表现出特殊的机械和振动性质，包括非仿射弹性响应和过量振动状态，即，所谓的玻色子峰对于聚合物玻璃，这些性质被认为是受组成聚合物链的弯曲刚度的影响。在我们最近的工作中[Tomoshige等人，Sci. Rep. 9 19514（2019）]，我们揭示了振动性质的变化与整体弹性性质之间的简单关系：玻色子峰的响应仅与整体剪切模量的响应成比例。这一观察结果表明，局部剪切模量分布的空间不均匀性对弯曲刚度的变化不敏感。在这里，我们通过直接测量局部剪切模量分布来证明弹性不均匀性的不敏感性。我们还研究了横向声波传播，这也是规模只与全球剪切模量。通过这些分析，我们得出的结论是，弯曲刚度不改变局部剪切模量分布的空间异质性，这产生的振动和声学特性，仅由聚合物玻璃的全局剪切模量控制。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glassiness, Rigidity and Jamming of Frictionless Soft Core Disks
考虑了双分散软核磁盘的干扰问题，采用多种不同的协议产生干扰状态。与其他工作一致，我们发现，冷却和压缩可以导致一个广泛的堵塞包装分数$ϕ_J$，取决于冷却速率和初始配置，在初始配置的大颗粒聚集的程度越大，将是更大的值$ϕ_J$。相反，我们发现，剪切破坏颗粒聚集，导致一个窄得多的范围内的$ϕ_J$作为剪切应变速率的变化。在剪切应变率为零的极限下，我们发现了一个唯一的非平凡值的干扰密度是独立的初始系统配置。我们得出结论，剪切驱动的干扰是一个独特的和明确的临界点在剪切驱动的稳态空间。我们澄清玻璃态行为，刚性和干扰在这样的系统之间的关系，并与我们的结果最近的实验。
2011-02-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Polymer glass transition occurs at the marginal rigidity point with connectivity z*=4
我们重新审视的物理起源的聚合物玻璃化转变的角度来看，边际刚性，这是实现了一定数量的分子间接触。在熔融/不良溶剂中的聚合物链的情况下，每个单体具有由共价键结合的两个邻居，以及由Lennard-Jones（LJ）势建模的许多中心力接触。我们发现，当每个单体（共价和非共价）的平均接触数超过临界值z*=4时，系统变得固体和动力学逮捕-一个状态，我们宣布玻璃。粗粒布朗动力学模拟表明，在足够强度的LJ吸引力（其有效地表示淬灭的深度或溶剂的质量）下，聚合物小球确实越过了z*=4的阈值，并且确实变成了玻璃。我们通过显示z<z* 处的“液体”聚合物液滴（其改变形状并在平衡中采用球形构象）与z>z* 处的“玻璃状”液滴（其在z* 交叉的时刻保持其冻结的形状）之间的区别来验证这一点。这些结果提供了一个强大的工作标准，区分液体从玻璃的线性聚合物。
2016-07-09 cond-mat.soft
Tunable Cooperative Motion, Rigidity, and Glassy Dynamics in Knotted Ring Polymer Melts
Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences（中国科学院长春应用化学研究所）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究通过分子动力学分析结环聚合物熔体中结复杂度和分子质量对玻璃形成的影响，揭示了通过结约束可调节协同运动、刚性和玻璃动力学，并验证了多种玻璃形成模型的定量描述。
2026-03-14 cond-mat.soft
Emergence of structural anisotropy in Optical Glasses treated to support Second Harmonic Generation
结构的变化在v-二氧化硅诱导的“热极化”，一种治疗，使玻璃能够加倍的频率的撞击红外线，揭示了中子衍射作为一个崩溃的宏观各向同性。这导致伴随的变化，振动态密度测量的非弹性中子散射。观察结果被发现是一致的，沿极化处理过程中施加的静电场的方向的玻璃基质内的部分有序的出现。
1998-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Critical scaling and heterogeneous superdiffusion across the jamming/rigidity transition of a granular glass
实验研究了水平振动的双分散致密颗粒单层的动力学特性。淬火协议产生的状态与冻结结构的组件，但剩余的自由度与接触动力学控制的外观宏观刚度。我们提供了决定性的实验证据表明，这种转变是一个临界现象，越来越多的集体和异质重排发生在远小于晶粒直径的长度尺度，大概反映了接触力网络的波动。动态相关时间和长度尺度在转变两侧飙升，因为体积分数在非常小的范围内变化（$δϕ/ϕ\sim 10^{-3}$）。我们的特点个别晶粒的运动，这成为超扩散的干扰过渡$ϕ_J$，信号远程的时间相关性。相应地，系统在空间中表现出长程四点动力学关联，在跃迁密度下服从临界标度。
2008-03-14 cond-mat.soft
Origin of Rigidity in Dry Granular Solids
固体与流体的区别在于它们抗剪切的能力。在传统固体中，剪切阻力与非均匀密度图案所表现出的破坏平移对称性的出现有关。在这项工作中，我们专注于剪切刚性的出现在一类固体，这种范式受到挑战。干颗粒材料没有能量或熵优先密度调制。我们发现，在传统的固体，在这些颗粒状固体的剪切刚度的出现是一个集体的过程，这是完全由边界力，力和扭矩平衡的约束，以及接触力的积极性控制。我们开发了一个理论框架的基础上，这些限制，连接刚性打破平移对称性的空间中的力量，而不是位置的颗粒。我们将我们的理论应用到实验产生的剪切干扰（SJ）状态，并表明这些状态的特征确实是在力空间中的持久的，不均匀的密度调制，出现在剪切干扰过渡。
2013-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence of dynamic vortex glasses in disordered polar active fluids
在平衡状态下，无序与拓扑缺陷合谋，重新定义了晶体、超导体和液晶等各种系统中物质的有序状态。然而，远离平衡，淬火无序对活性凝聚态物质的影响实际上仍然是未知的。在这里，我们揭示了一种状态的强烈无序的活性物质，没有对应的平衡：一个动态的旋涡玻璃。结合高含量的微流体实验和理论，我们展示了胶体群如何集体巡航通过无序而不放松其流动的拓扑奇异性。由此产生的状态是高度动态的，但流动模式，由有限密度的冻结旋涡，是固定的和指数退化。淬火各向同性无序作为一个随机的规范场，将活性液体变成动态涡旋玻璃。我们认为，这种强大的机制应该塑造集体动力学的一大类无序的活性物质，从合成活性向列细胞的集合探索异质介质。
2020-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rigidity in Condensed Matter and its Origin in Configurational Constraint
激励的正式参数，非零剪切模量是平均在一个受约束的配置空间的结果，我们证明了在一个范围内的温度和平均时间计算的剪切模量可以表示（相对于其无限的频率值）作为一个单一的功能的均方位移。这一结果被证明是保持为玻璃液体和晶体液体系统。
2016-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A density-independent glass transition in biological tissues
细胞迁移在许多生物学过程中是重要的，包括胚胎发育、癌症转移和伤口愈合。在这些组织中，一个细胞的运动往往受到其邻居的强烈约束，导致玻璃态动力学。虽然自推进颗粒模型表现出密度驱动的玻璃化转变，但这并不能解释融合组织中的液体到固体的转变，其中细胞之间没有间隙，因此密度是恒定的。在这里，我们证明了存在一种新的类型的刚性过渡，发生在充分研究的顶点模型，在恒定密度的汇合组织单层。我们发现刚性的发作是由一个模型参数，编码单细胞特性，如细胞间粘附和皮质张力，提供了一个解释的液体到固体的过渡融合组织和可测试的预测，这些过渡如何不同的颗粒物。
2015-05-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Low-energy quasilocalized excitations in structural glasses
玻璃态固体表现出各种各样的通用热机械性能，从低温下的普遍异常比热到外部驱动力下的非线性塑性屈服和失效，这与它们的晶体对应物有质的不同。长期以来，人们一直认为这些性质中的许多与玻璃中的非声子、低能准定域激发（QLE）密切相关。事实上，最近的计算机模拟已经决定性地揭示了玻璃在从熔体冷却后的玻璃化过程中的自组织导致了这种QLE的出现。在这篇透视文章中，我们回顾了过去三十年来的发展，以了解结构玻璃中QLE的出现，以及它们的统计和结构特性的普遍性程度。我们讨论了阻碍实现这些目标的挑战和困难，并审查了为克服这些挑战和困难而提出的框架。最后，我们展望了未来的研究方向和开放的问题。
2021-08-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergence of bacterial glass
本文利用膜基微流控装置培养均匀生长的准二维大肠杆菌，发现密度升高时运动细菌经取向冻结和完全玻璃化两步形成活性杆状玻璃，并揭示其异于热玻璃的动态特征。
2024-06-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Arrest of flow and emergence of activated processes at the glass transition of a suspension of particles with hard sphere-like interactions
通过结合方面的相干和自我中间散射功能，测量的动态光散射悬浮硬球状颗粒，我们表明，逮捕的颗粒数密度波动蔓延的主要结构因子峰的位置。考虑到速度自关联函数，我们提出，作为密度波动被捕的系统的能力，以响应扩散动量流受损，因此，粘度增加。从相干中间散射函数的拉伸，我们读到未耗散的热能的定量表现，这些来源，遍历恢复，短路的急剧转变到一个完美的玻璃过程。
2008-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence of Rigidity Percolation in Flowing Granular Systems
本文研究了流动颗粒介质中粒子间作用力的渗流问题，发现流率引入的长程关联使临界指数随流率变化，并预测存在交叉流率 $\dotγ_c$，低于该值时力链结构符合标准刚性渗流普适性，高于该值时临界指数呈幂律行为。
2023-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
The rigidity transition in polymer melts with van der Waals interactions
我们研究了在玻璃化转变（GT）附近的刚性在短链聚合物熔体建模的珠-弹簧模型，其中所有的珠与Lennard-Jones电位相互作用的发病。该系统的性能进行检查以上和以下的GT。为了最大限度地减少高冷却速率的影响和计算时间，通过等温压缩达到平衡配置。我们监测了热容C_P、短时扩散常数D、粘度η和剪切模量等量;将随时间变化的剪切模量G（t）与由外加瞬时剪切获得的剪切模量μ进行了比较。我们给出了一个详细的分析，这种剪切系统的影响，在本地和全球。结果表明，聚合物玻璃仅在低于T_1（T_1<T_G）的温度下表现出长时间的刚性行为。此外，线性和非线性松弛制度下施加剪切进行了讨论。
2004-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergence of two-level systems in glass formers: a kinetic Monte Carlo study
使用基于空隙诱导动力学的可伸缩粒子晶格模型，我们成功地再现了在非常低的温度下热容与温度之间的众所周知的线性关系。热容由两个能级系统决定，这是由于空穴强烈局域化到两个相邻的位置而形成的，并且可以在超稳定玻璃的极限下精确计算。类似但在较高温度下较弱的局部化解释了玻璃化转变。结果支持了传统的二能级隧穿图像，揭示了二能级系统是如何从随机粒子相互作用中产生的，这也导致了玻璃化转变。我们的方法提供了一个统一的框架，有关玻璃在室温和低温下的微观动力学。
2022-03-11 cond-mat.soft
Emergence of glassy features in halomethane crystals
结构玻璃和无序晶体在低温或低能量下都表现出异常的热、振动和声学性质，这仍然是一个激烈争论的问题。为了阐明这一问题，我们研究了卤代甲烷家族C-Br_n-Cl_4-n（n = 0，1，2）在低温下的玻璃态动力学特征，尽管它们是完全有序的稳定单斜晶体，但从实验和分子动力学模拟中已经报道了它们的玻璃态动力学特征。对于n = 1，2的动态无序起源于相同的晶格位置的随机占用的Cl或Br原子，但不是理想的参考情况下的四氯化碳。本文报道了所有这些材料的低温比热（Cp）的测量结果，它提供了德拜约化Cp/T^3和中子能谱法测定的约化态密度g（w）/w^2中存在宽峰的证据，以及Cp中除了完全有序晶体所期望的立方项之外，还存在一个线性项，该线性项通常在玻璃中归因于二能级系统。由于CCl 4是一种完全有序的晶体，我们还进行了密度泛函理论（DFT）计算，该计算提供了有关导致该宽峰（非常类似于玻璃的玻色子峰）的振动的微观性质的前所未有的详细信息，发现它基本上是由低能量光学模式与布里渊区极限附近的声学模式的堆积（约3 - 4 meV）引起的。
2019-01-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Superstrong nature of covalently bonded glass-forming liquids at select compositions
由复杂比热测量建立了GexSe_（100-x）熔体的脆性（m）的变化规律，表明在Ge含量为21.5%<x<23%的范围内，m（x）在一个极低的值（m=14.8（0.5））处有一个全局极小值。在该组成范围之外，m（x）然后首先快速增加，然后缓慢增加到约m=25-30。通过在固定温度T>Tg下直接映射熔体化学计量作为反应时间的函数，我们观察到超强熔体组成（21.5%<x<23%）减缓了熔体均匀化。此外，该范围似乎与在网络玻璃中的柔性相和受应力的刚性相之间观察到的范围相关。这些壮观的特点强调了拓扑结构和刚性在网络形成液体和玻璃的性质中所起的关键作用，当脆弱性被表示为跟踪刚性效应的变量的函数时，这些作用就被强调出来了。最后，我们调查的脆弱性，玻璃化转变温度的关系，并发现报告的标度律不适用于在灵活的阶段，而有效的中间和强调刚性组合物。
2013-10-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Collective dynamics in a glass-former with Mari-Kurchan interactions
我们数值研究了二维Mari-Kurchan玻璃模型的平衡弛豫动力学。粒子相互作用的树状结构禁止非平凡的结构图案和复杂的自由能景观导致热力学玻璃化转变的出现，而模型的有限维性质防止了模式耦合奇点的存在。尽管如此，平衡弛豫动力学被证明是在传统的玻璃成型机进行的模拟非常一致。平均时间-关联函数显示了典型的过冷液体的现象，包括在中间频率的弛豫谱中出现过量信号。我们发现，这种演变是伴随着强烈的集体和异质动力学的签名，不能解释单粒子跳跃和出现从动态便利。我们的研究表明，具有非常简单的结构相关性的非晶格相互作用粒子模型显示定量现实的玻璃态动力学。
2022-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous rigidity transition associated with shear jamming in granular simulations
我们调查的刚性过渡与剪切堵塞在无摩擦，以及摩擦，磁盘填料在准静态制度和低剪切速率。对于无摩擦圆盘，在准静态剪切作用下的过渡是不连续的，在阻塞过渡处瞬时出现一个跨越刚性团簇的系统。对于摩擦系统，过渡似乎连续有限的剪切速率，但变得尖锐的较低的剪切速率。在准静态极限，它是不连续的，在无摩擦的情况下。因此，我们的研究结果表明，与剪切堵塞的刚性过渡是不连续的，在过去的各向同性堵塞的无摩擦颗粒，因此，在一般的堵塞过渡的统一功能证明。
2023-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Parallel Emergence of Rigidity and Collective Motion in a Family of Simulated Glass-Forming Polymer Fluids
本研究针对模拟玻璃态聚合物流体冷却时的弹性变化问题，通过多种刚度表征方法，揭示了 emergent 弹性增长与集体运动的直接关联，建立了宏观与分子尺度刚度的定量关系并探讨了相关热力学标度。
2023-06-13 cond-mat.soft
Emergence of long-ranged stress correlations at the liquid to glass transition
从第一性原理出发，导出了过冷液体中非局部剪应力关联式。它捕获的交叉从粘性到弹性动力学在一个理想化的液体玻璃化转变，并解释了玻璃中的长程应力相关性的出现，从经典的连续弹性预期。在经典的Maxwell模型中，忽略了切应力与横向动量的耦合，从而导致了应力的长程关联。为了拯救这个广泛使用的模型，我们建议一个概括的一个单一的弛豫时间$τ$的快速自由度。这种广义麦克斯韦模型意味着一个发散的相关长度$ξ\proptoτ$以及动态临界标度和正确的帐户的远场应力相关性。它可以用广义流体力学方程来重新表述，这些方程自然地耦合了应力和动量，并且还允许连接到流动性和弹塑性模型。
2017-09-28 cond-mat.soft
A simple solvable energy landscape model that shows a thermodynamic phase transition and a glass transition
当液体熔体冷却时，取决于冷却速率，可以获得玻璃或相变。然而，这种行为在能源景观模型中并没有被清楚地捕捉到。这里提供了一个模型，其中两个关键成分被认为是基于景观，亚稳态和它们的多重性。亚稳态被认为是在两个层次的系统模型。然而，它们的多重性和拓扑结构允许在热力学极限下发生相变，同时获得向玻璃的转变以快速冷却。通过求解相应的主方程，获得了生产玻璃所需的最小冷却速度作为亚稳态和稳态分布的函数。这允许理解冷却趋势，由于在硫属玻璃的刚性考虑。
2012-03-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probing Local Structure in Glass by the Application of Shear
玻璃化转变仍然是当代凝聚态物理最大的未解之谜之一。当通过快速冷却绕过结晶时，产生保留无定形颗粒的过冷液体。过冷液体的物理现象既广泛又有趣。最重要的是，过冷液体的粘度在很窄的温度范围内显示出令人难以置信的增加。最终，过冷液体停止流动，变成玻璃，并获得刚性和类似固体的行为。了解是什么支撑了粘度的巨大增长，以及在没有长程序的情况下刚性是如何产生的是一个长期追求的目标。许多关于玻璃态减速的理论都要求与结构有关的静态长度尺度随温度的降低而增长。为此，我们提出了一个新的，自然的长度尺度-“剪切穿透深度”。该长度尺度量化了过冷液体的结构连通性。剪切穿透深度被定义为施加到边界的剪切扰动传播到液体中的距离。我们提供的数值数据，基于$NiZr_2$的模拟，说明这种长度尺度表现出显着的增长和最终的分歧接近玻璃化转变。我们进一步讨论了这方面的联系，包括结构连接性和玻璃化转变的新理论。
2016-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Gardner transition coincides with the emergence of jamming scalings in hard spheres and disks
该研究发现硬球、硬盘有限维玻璃中Gardner转变与两种jamming标度的出现同步，可据此提取结构序参量，表明该转变是jamming转变的前兆，为相关实验检测提供了便捷方法。
2024-10-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Criticality at finite strain rate in fluidized soft glassy materials
我们研究了流化软玻璃材料稳态剪切流变学中临界动力学的出现。考虑剪切带不稳定性的中尺度弹塑性模型内，我们展示了如何额外的噪声可以诱导从相分离到均匀流的过渡，伴随着宏观剪切速率的临界波动。宏观量和波动表现出幂律行为在这个过渡附近，与以前的实验结果一致的振动颗粒介质。总之，我们的研究结果表明，一个通用的情况下出现的临界剪切弱化机制与流化噪声竞争。
2019-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The relation between stretched-exponential relaxation and the vibrational density of states in glassy disordered systems
已知非晶态固体或玻璃在它们的几个宏观可观测量中在宽的时间间隔上表现出拉伸指数衰减：中间散射函数、介电弛豫模量、时间弹性模量等。在这封信中，我们表明，介电弛豫的例子，拉伸指数弛豫密切相关的玻璃特有的晶格动力学。通过重新制定的洛伦兹模型的介电物质在一个更一般的形式，我们表示的介电响应作为一个函数的振动态密度（DOS）的随机组装的球形粒子与他们最近的邻居和谐地相互作用。令人惊讶的是，我们发现，接近玻璃化转变的这个系统（这符合麦克斯韦刚性转变），介电弛豫是完全一致的拉伸指数行为与Kohlrausch指数$0.56 < β< 0.65$，这是在大多数实验系统中测量指数的范围。最重要的是，拉伸指数弛豫的根本原因可以追溯到DOS中的软模式（玻色子峰）。
2017-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yielding behavior of glasses under asymmetric cyclic deformation
我们考虑的屈服行为的模型玻璃进行不对称的循环剪切变形，其中施加的应变在0和最大值$γ_{\rm max}$之间变化，并研究其依赖于退火的玻璃和系统尺寸的程度。退火良好的玻璃（不像退火不良的玻璃）的屈服行为显示显着的差异，从对称的情况下，出现了一个中间应变制度与大量的塑性，但没有屈服。所观察到的行为是令人满意的捕获最近提出的模型。对于较大的系统尺寸，中间应变制度变窄，导致显着逆转的屈服应变退火。
2022-01-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermally Activated Non-Affine Rearrangements in Amorphous Glass: Emergence of Intrinsic Length Scales
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院罗克基分校）
研究揭示了非晶玻璃中热驱动下非仿射重组的内在长度尺度，通过分析非仿射位移分布，发现van Hove长度尺度始终大于非仿射长度尺度，表明非仿射重组具有各向同性传播特性。
2025-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reentrant Rigidity Transition in Planar Epithelia with Volume- and Area Elasticity
研究发现三维上皮组织中存在由体积弹性和面积弹性控制的复退刚性转变，揭示了软化和硬化的相变行为及临界行为属于平均场普遍性类别。
2025-12-12 cond-mat.soft
Competition between entropy and energy in network glass: the hidden connection between intermediate phase and liquid-liquid transition
在包括硫族化物的网络玻璃中，微观结构的网络拓扑可以通过改变化学组成来调节。随着组成的变化，在网络的刚性起始点附近发现了一个中间相（IP），该中间相与相邻的软相或刚性相在侧面上截然不同。IP中的玻璃形成体在玻璃化转变时似乎是可逆的，并且动态脆性很强。同时，量热实验表明，在某些强玻璃形成液体中，在高于玻璃化转变温度时存在一级液-液转变（LLT）。中间相和液-液相变是如何联系的？最近的分子动力学模拟暗示，中间相是化学上不同的，即随着化学组成的变化，向IP的转变实际上反映了LLT：在IP之外，玻璃被冻结在具有空隙的振动熵主导的异质结构中;而在IP内部，能量占主导地位，液体的微观结构变得均匀。在这里，我们证明了这样的一阶热力学液-液转变的数值和分析的弹性网络模型的网络玻璃和讨论可能的实验方法来证明的连接。
2019-08-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Glass elasticity from particle trajectories
使用位置数据从视频显微镜的二维胶体系统和硬盘的模拟，我们确定波矢量依赖的正常模式弹性常数在过冷流体和玻璃态，分别。阐明了在非晶态固体中刚性的出现和位移场的存在。在长波长的极限下，采用连续弹性理论分析了该非晶体系的体积模量和剪切模量随温度的变化关系。在冷却时有限静态剪切模量的开始标志着流体/固体转变。这提供了以直观和精确的方式确定玻璃化转变温度$T_g$的机会。
2012-10-02 cond-mat.soft
Disentangling interatomic repulsion and anharmonicity in the viscosity and fragility of glasses
在玻璃化转变的推挤模型中，弛豫时间和粘度与局部笼刚度有关。这种方法可以扩展到原子水平的原子间相互作用，或潜在的平均力。我们将这种方法应用于真实的金属玻璃形成者和模型Lennard-Jones玻璃。该分析的主要结果是，在金属玻璃中，热膨胀贡献主要与组成无关，并且与原子间排斥无关：因此，脆性随着原子间排斥陡度的增加而增加。在Lennard-Jones玻璃中，情况正好相反：热膨胀和原子间的排斥作用是强相关的，并且随着排斥陡度的增加，脆性降低。这个框架允许人们区分“软原子制造坚固玻璃”的系统和“软原子制造脆弱玻璃”的系统。因此，它开辟了一条道路，为理性的，原子式的调整的脆弱性和粘度的广泛不同的玻璃形成材料的所有方式从强大到脆弱。
2017-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Gauge glass in two dimensions
规范玻璃模型提供了一个有趣的例子，一个连续的O（2）对称性的随机挫折系统。在二维空间中，低温下玻璃相的存在长期以来在数值研究中一直存在争议。为了解决这一争议，我们研究的运动产生相位滑移，破坏相位刚性在大距离的旋涡的行为。详细的分析和数值研究相应的库仑气体问题的随机电位建立的基态，具有有限密度的涡旋，是极化与尺度相关的介电极化率。通过任意大尺寸的涡旋/反涡旋对的筛选，可以消除单个涡旋库仑能的对数发散。观察到的幂律衰减的涡旋之间的库仑相互作用的距离在基态导致幂律发散的玻璃相关长度与温度$T$。它认为，自由涡具有约束激发能和非零的扩散常数在任何$T>0$。
2009-12-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Short time dynamics determine glass forming ability in a glass transition two-level model: a stochastic approach using Kramers' escape formula
对一个简单的可解二能级玻璃模型，得到了短时间和长时间弛豫动力学之间的关系。这是通过Kramers过渡理论来完成的，该理论以非常自然的方式产生，用于计算阱之间的过渡速率。然后解析求解相应的随机主方程，得到亚稳态的布居。通过求解该方程，找到了冷却速率、特征驰豫时间与亚稳态布居数之间的关系。由此，可以得到在亚稳态，即，获得短时间动态。由于该模型能够捕获玻璃化转变或结晶取决于冷却速率，这给出了一个概念框架，在其中讨论刚性理论的某些方面。
2017-02-24 cond-mat.soft
Brittle yielding of amorphous solids at finite shear rates
随着静态玻璃的动力学稳定性增加，非晶态固体显示出韧性到脆性的转变，这导致在准静态方案中由宏观剪切带的突然出现控制的材料失效。我们数值研究有限变形率如何影响延性和脆性屈服行为，使用模型玻璃在二维和三维空间。我们发现，有限的剪切速率系统地提高了不良退火系统的应力过冲，而不一定产生剪切带。对于退火良好的系统，非平衡的不连续屈服过渡涂抹有限的剪切速率，它是伴随着多个剪切带的出现，也已在金属玻璃实验中报道。我们发现，带的典型尺寸和它们之间的距离增加代数与逆剪切速率。我们提供了一个动态的缩放参数相应的长度尺度，基于剪切带的变形速率和传播时间之间的竞争。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relaxation and physical aging in network glasses: a review
本文综述了近年来对$GeO_2$、Ge、$_x$、Se、$_{1-x}$、硅酸盐（SiO $_2$ -Na $_2$ O）、硼酸盐（B $_2$ O、$_3$ -Li $_2$ O）等具有重要应用价值的网络材料的玻璃态弛豫和老化的研究进展。简要介绍了玻璃化转变现象学，以及从理论和实验两方面揭示的显著特征。标准的实验方法用于表征的动力学减慢进行审查。然后，我们讨论了网络拓扑结构和刚性方面所发挥的重要作用，为理解玻璃化转变的松弛，同时也允许从简单和有见地的模型的基础上的网络结构的分析预测的玻璃性能。我们还强调了计算机模拟探测在分子水平上的动力学的巨大效用，并允许计算各种结构相关的功能与玻璃弛豫和物理老化，揭示了非平衡性质的玻璃。我们讨论的概念，空间变化的结构，导致图片的“{ \em动态异质性}"，和最近的结果，这一重要议题的网络玻璃也进行了审查。
2016-05-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
From viscous fluids to elastic solids: A perspective on the glass transition
一个理论的非局部应力在液体捕获交叉从粘性到弹性的相关性过冷。它解释了玻璃中长程应力场的出现，这种应力场源于剪切应力与横向变形的耦合。胶体玻璃中的Goldstone模被证明是扩散的。
2022-05-02 cond-mat.soft
Rheological response of a glass-forming liquid having large bidispersity
使用广泛的数值模拟，我们调查的模型玻璃形成的二元混合物的组成颗粒具有大的尺寸比的流动行为。在较大的物种是空间占主导地位的制度中，施加剪切的流变响应进行了研究。我们表明，出现与密度增加的宏观刚度发生在较大的物种进行玻璃化转变，而较小的物种继续高度扩散的制度。我们分析的剪切和静态松弛动力学的两个物种所施加的时间尺度之间的相互作用，以提供一个微观观察到的流变学响应。最后，通过调整混合物的组成，我们说明了系统的插入较小的颗粒通过降低系统的粘度来影响流变学。
2022-02-25 cond-mat.soft
Boson peak in covalent network glasses: Isostaticity and marginal stability
本文通过分子动力学模拟证明二氧化硅玻璃中的玻色峰由近等静定约束和边缘稳定性支配，并在动力学结构因子中表现为与波数无关的能带，为解读非晶材料散射数据提供了统一框架。
2025-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Local dynamical heterogeneity in glass formers
研究了在$d\to\infty$平均场极限下，嵌入$d$维空间的粒子的玻璃形成模型中的局域动力学涨落。我们的分析计算表明，单粒子观测，如平方粒子位移，显示周围的动力学（或模式耦合）过渡发散波动，由于出现沿不同方向的位移之间的非平凡的相关性。该效应显著地引起发散的非高斯参数$α_2$。因此，在接近玻璃化转变时，$d\to\infty$局部动力学变得相当丰富。这种现象的有限$d$残余物进一步提供了一个长期寻求的第一原理解释，即在玻璃化转变周围生长的$α_2$是\emph{not based on multi-particle correlations}。
2022-03-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Echoes of the glass transition in athermal soft spheres
最近的理论进展导致了热玻璃和非热干扰转变的统一相图的建立。这张图清楚地表明，虽然相关，模式耦合-或动态-玻璃化转变是不同于干扰过渡，发生在有限的温度和显着低于干扰过渡的密度。尽管如此，我们证明了在无热摩擦球发生在相同的密度的模式耦合过渡，并标记为局部刚性粒子的集群的预干扰过渡。在这个密度下，无论是热系统还是非热系统，大量粒子的个体运动都受到限制，因此只有集体运动才是可能的。这种转变，这是远远低于干扰，完全符合集体行为的定义，在动态过渡的玻璃。因此，我们揭示了热和非热系统中的刚性的成因是由相同的底层拓扑转变在其共享的配置空间。
2017-07-26 cond-mat.soft
Two-dimensional squishy glass: yielding under oscillatory shear
该研究模拟由可变形聚合物环构成的二维致密玻璃，考察环刚度如何影响振荡剪切下的形状涨落、屈服应变及平移重排。
2024-09-07 cond-mat.soft
No unjamming transition in a marginal vertex model of biological tissue
顶点模型是一种常用的建模致密生物组织的力学和动力学特性的方法，将组织描述为代表细胞的连接多边形的网络。最近，一类二维顶点模型显示出无序的刚性过渡控制的首选细胞的几何形状，呼应的实验结果。这些模型的一个有吸引力的变体使用Voronoi镶嵌来描述细胞，并赋予它们细胞运动的非平衡模型，从而导致丰富的玻璃状行为。这种玻璃状的行为被认为与潜在的干扰过渡有着千丝万缕的联系。我们测试这一猜想，探索低有效温度限制的Voronoi模型，通过研究细胞轨迹从详细的动力学模拟结合刚性测量的能量最小化无序细胞配置。我们发现该模型的零温极限没有无干扰跃迁。
2017-08-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Universality of the nonphononic vibrational spectrum across different classes of computer glasses
最近已经确定，简单计算机玻璃模型的频谱由软的、准定域的非声子振动模式构成，其频率$ω$遵循无隙的、普适的分布${\cal D}(ω)\!\sim\!ω^4$。虽然这种普遍的非声子谱已被证明是强大的改变玻璃的历史和空间维度，它迄今为止只被观察到简单的计算机眼镜具有径向对称，成对的相互作用势。因此，在简单的计算机眼镜中看到的非声子光谱的普遍性与现实的实验室眼镜的相关性仍然不清楚。在这里，我们证明了出现的普遍$ω^4$非声子谱在各种各样的现实计算机玻璃模型，从四面体网络玻璃与三体相互作用，通过分子玻璃和玻璃状聚合物，散装金属玻璃（BMG）。与以前的观察一起，我们的研究结果表明，低频非声子振动光谱的任何玻璃状固体淬火从熔体的功能普遍$ω^4$法律，独立于其微观相互作用的性质。
2020-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic and static analyses of glass-like properties of three-dimensional tissues
细胞的机械性能影响它们所属的组织的性能，由各种机制控制。Bi等人从理论上证明，在由机械均匀细胞组成的二维融合组织中发生密度无关的刚性转变。他们还分析了临界点附近组织的动力学行为，临界点由“形状参数”几何控制。为了研究三维组织的行为是否与二维组织的行为相似，我们将Bi等人提出的模型扩展到三维动态和静态模型。该模型揭示了这两种力学状态存在着相变，并与玻璃材料的力学状态有一些相似之处。对静态模型进行了尺度分析，着重于重排观点。结果表明，上临界尺寸也是相同的干扰过渡。
2018-02-26 cond-mat.soft
Rigidity transitions in zero-temperature polygons
我们研究的刚性过渡的几何线索，由于出现了一个系统的跨越状态的自我应力在约束系统的个别多边形和弹簧网络从这样的多边形。当一个多边形的调和键边和一个面积弹簧约束受到膨胀应变，我们观察到，凸的多边形是一个必要条件，这样的自我应力。证明了多边形的循环构形是自应力的充分条件。这种几何形状和刚度的对应关系类似于将一维弹簧链拉直以使其刚性化。我们使用纯几何方法预测刚度转变的开始。我们还估计过渡应变为一个给定的初始配置近似不规则多边形的规则多边形。这些发现有助于确定一个面积保持多边形的刚度只是看它。由于二维弹簧网络可以被认为是一个网络的多边形，我们寻找类似的几何特征，在各向同性膨胀应变下的约束弹簧网络。特别是，我们观察到，所有的多边形达到凸性的刚性过渡，凸的，但不是循环的，多边形的分数预测发病的刚性过渡。有趣的是，网络中的非循环多边形与较大的张力相关，从而形成有效的力链。
2022-11-07 cond-mat.soft
Disorder-assisted melting and the glass transition in amorphous solids
固体的机械响应取决于温度，因为原子和分子对变形的集体响应方式在不同程度上受到热运动的影响。这是固体科学的一个基本问题，在冶金、航天工程、能源等领域起着至关重要的作用。在玻璃中，随着温度的升高刚性的消失是玻璃化转变的逆过程。它仍然知之甚少，由于无序导致非平凡的（nonaffine）组件中的原子位移。我们的理论解释了非晶（无序）固体的熔化转变的基本机制，在晶格能量损失到这个nonaffine运动，相比之下，热振动原来只发挥了微不足道的作用。它预测的平方根消失的剪切模量$G\sim\sqrt{T_{c}-T}$在最近的数值模拟研究中观察到的临界。该理论也与无定形聚合物熔融的经典数据（在文献中找不到替代理论）非常一致，并为材料科学提供了新的机会。
2012-12-10 cond-mat.soft
Shape driven confluent rigidity transition in curved biological tissues
本文用球面上的二维顶点模型研究融合组织单层，揭示细胞形状指数驱动的刚性转变临界点依赖曲率，并给出可检验的曲率–形状指数相图。
2022-10-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Cluster structure and dynamics in gels and glasses
凝胶的动力学停滞是一个明确的结构相变的结果，导致形成一个跨越集群的键合颗粒。相反，动态玻璃化转变并没有伴随任何明确的结构特征。然而，这两个过渡的特点是出现动力学的异质性。回顾最近的结果，从数值模拟，我们讨论了在不同的系统中的动力学不均匀性的行为，并表明，在凝胶的情况下，存在一个明确的连接与结构。这一新兴的图景可能也与更难以捉摸的眼镜有关。作为一个例子，我们表明，一个简单的玻璃形成模型的弛豫过程可以涉及到一个反向渗滤过渡，并讨论在这个方向上进一步的前景。
2016-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
