Relation of vibrational excitations and thermal conductivity to elastic heterogeneities in disordered solids
在晶体中，分子围绕周期性晶格位置热振动。振动运动可以用声子来理解，声子携带热量并控制热量传输。在无序固体中，情况明显不同，其中振动激发不是声子，甚至可以是局域的。最近的数值计算工作建立了弹性不均匀性的概念：无序固体显示不均匀的局部力学响应。显然，弹性性质的非均匀性强烈影响振动和热性质，预计它是异常特征的起源，包括玻色子峰，振动局域化和热导率的温度依赖性。这些都是材料物理学中长期存在的关键问题，我们将在本工作中解决这些问题。我们已经考虑了一个玩具模型，通过引入越来越多的尺寸无序，能够稳定不同的物质状态。通过分子动力学模拟生成的相图包括具有空间均匀弹性模量分布的完美结晶状态、具有增加的模量不均匀性的多个缺陷相以及最终的一系列非晶态。我们已经建立了明确的非均匀局部力学响应，振动状态和热导率之间的相关性。我们提供的证据表明，弹性不均匀性控制振动和热性能，是一个关键的概念，以了解无序固体的异常令人费解的功能。
2016-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emerging contact force heterogeneity in ordered soft granular media
在外界扰动下，无序颗粒介质中的颗粒间力会形成一种非均匀分布，并具有明显的模式。更好地理解这些力和分布对于预测颗粒介质的集体行为非常重要，颗粒介质是仅次于水的全球工业中最受操纵的材料。然而，在这方面的研究，到目前为止，已在很大程度上局限于粒状介质表现出的几何异质性，离开的尺寸力学异质性一个相当未知的领域。在这里，通过有限元接触力学模型，我们表明，一个不均匀的颗粒间的力分布也可以出现从尺寸的机械不均匀性。具体来说，我们数值研究颗粒间的力量在包装机械异构磁盘安排在一个正方形或六边形晶格和准静态各向同性压缩。结果表明，六方堆积的颗粒间力分布比正方堆积的颗粒间力分布更不均匀。对于两种填充格，初步分析显示异常值的一致共存（即，较软的圆盘承受较大的力，而较硬的圆盘承受较小的力），这意味着非局部效应的存在。对离群值部分和空间接触力相关性的进一步分析表明，在较小的机械异质性下，六边形堆积比正方形堆积表现出更明显的非局部效应。然而，当组件变得更加机械异质时，这种趋势被逆转。最后，我们确认，在没有颗粒重组事件，接触摩擦只起到包装稳定的作用，而它的变化对颗粒间的力和它们的分布几乎没有影响。
2021-08-01 cond-mat.soft
A method for measuring the dispersion of elastic waves in disordered computer-solids
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）
研究测量无序计算机固体中弹性波色散的方法，提出施加波方法（IWM），该方法无需拟合可直接获取色散，经与‘真实值’基准测试吻合良好，还能利用有限尺寸缩放获取机械无序量化指标。
2026-07-14 cond-mat.soft
Modes of failures in disordered solids
决定无序固体破坏模式的两个主要因素是非均匀性水平和局部破坏后固体中受影响区域的长度尺度。而后者有利于损伤成核，前者导致扩散损伤，两个极端的故障模式。在这项研究中，使用随机纤维束模型作为无序固体的原型，我们分类的每一个故障模式，这是这两种效果之间的相互作用的结果。我们获得的不同模式的缩放标准，并提出了一个一般的相图，提供了一个框架，为理解以前的理论和实验尝试这些模式之间的插值。
2018-01-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interfacial Entropic Interactions Tunes Fragility and Dynamic Heterogeneity of Glassy Athermal Polymer Nanocomposite films
在纳米颗粒和基体聚合物之间的界面处的焓相互作用已知影响所得聚合物纳米复合材料（PNC）的各种性质。对于无热PNCs，由嵌入在化学上相同的聚合物中的接枝纳米颗粒组成，在确定纳米复合材料的性质中界面层（IL）相互作用的作用和程度不是很清楚。在这里，我们展示了界面层动态的脆弱性和动态异质性（DH）的非热和玻璃PNCs的影响。通过改变接枝与基质聚合物的尺寸比f来改变IL性质，这又改变基质链渗透到接枝层中的程度。发现PNCs的脆性随熵相容性的增加而单调增加，其特征在于穿透深度的增加。相反，在大多数聚合物和玻璃形成者的观察，我们观察到的依赖IL动态的脆弱性和DH之间的反相关性，量化的实验估计Kohlrausch-Watts-Williams参数和从模拟获得的非高斯参数。
2018-08-22 cond-mat.soft
Dynamics of Rod like Particles in Supercooled Liquids -- Probing Dynamic Heterogeneity and Amorphous Order
几十年来，尽管人们对形成玻璃的过冷液体进行了广泛的研究，但探索其动态和静态相关性一直是一个挑战。动态相关性表现为动态异质性，它普遍存在于从分子玻璃形成液体、致密胶体系统到细胞集合的各种系统中。另一方面，在这些稠密的无序系统中，静态相关的概念仍然有些难以捉摸，它的存在仍然是积极的辩论。我们提出了一种新的方法来提取动态和静态相关使用棒状粒子作为探针。该方法可以在实验中的分子玻璃形成液体中以及在包括生物学相关系统的其它软物质系统中实施。我们还合理化观察到的对数正态分布的旋转去相关时间的细长探针分子在报告的实验研究，以及一种新的方法来提取动态和静态相关长度的实验中提出的建议。
2020-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Superdiffusive, heterogeneous, and collective particle motion near the jamming transition in athermal disordered materials
我们使用计算机模拟来研究流体到固体，堵塞过渡附近的软粒子的无热组装的微观动力学。借用开发的工具来研究玻璃化转变附近的动态异质性，我们发现了一些原始签名的干扰过渡在粒子尺度。我们观察到超扩散，空间异质性，集体粒子运动的特征尺度，显示了一个令人惊讶的非单调行为的过渡。在固相中，动力学是弹性形变和塑性弛豫的间歇序列，其特征在于无标度空间相关性和系统尺寸依赖的动力学相关性。我们的研究结果表明，在致密的非热系统和玻璃形成的动态不均匀性是非常不同的，并揭示了最近的实验报告的“异常”的动力学行为附近的颗粒和胶体组件的干扰过渡。
2010-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orientational Order in Disordered Colloidal Suspensions
在包括液体和玻璃在内的无序系统中探索结构有序性是凝聚态物理中一个有趣而又具有挑战性的问题。在这里，我们构建了一个新的参数的粒子的角分布函数的基础上，并表明，这种新的取向顺序具有显着更高的相关性与动态异质性相比，在胶体玻璃中的径向分布函数的基础上的平移参数。过冷液体中取向序和平移序的逐渐发展表明，取向序与动力学之间较高的相关性来自于玻璃化转变的开始，简单液体经过相当程度的过冷后，取向序将主导玻璃化动力学。我们的结果表明，取向顺序反映了在玻璃化转变过程中形成的非晶秩序，而平移顺序主要是密度增加的结果。
2018-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical dynamics of early creep stages in disordered materials
当材料长期承受低于其短期强度的载荷时，会发生一个缓慢的时间依赖性过程，称为蠕变变形。在蠕变变形过程中，材料的结构特性作为时间的函数而演变。通过一个通用的粗粒介观弹塑性模型，它设想变形作为一个随机激活的离散事件序列，我们研究了无序材料的蠕变变形。我们发现，在蠕变过程中的材料的结构演变修改不仅平均材料性能，但也改变了这些属性的统计。我们分析了应变局部化和变形活动模式的相关性的出现，事件率的变化和事件间时间分布的演变。我们发现，事件率遵循大森定律的余震，这是离散对应的安德拉德的瞬态蠕变定律，这些法律的指数只取决于微观结构的不均匀性。最后，我们发现在瞬态蠕变的初始阶段，从泊松分布的事件间时间向非平凡的幂律分布的过渡。
2019-03-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Link between the diversity, heterogeneity and kinetic properties of amorphous ice structures
基于中子广角衍射和小角中子散射实验，我们表明，有一个非晶冰结构的相变条件之间的相关性，它们的微观结构特性，在介观空间尺度上的非均匀性的程度和转变动力学。只有两种变体可以被识别为均匀无序结构，即非常高密度的vHDA和低密度的无定形LDA冰。相对于vHDA和LDA显示中间静态结构因子的结构是非均相。这与它们的制备过程无关，即通过冰I_h的加压非晶化或通过加热vHDA获得。当对样品制备施加更高的压力和温度时，可以逐渐抑制不均匀性的程度。根据抑制的异质性的静态结构因子的最大值显示出显着的第一个强峰的收窄，转向更高的Q-数。此外，获得的结构越不均匀，从高密度修饰到LDA的转化动力学就越慢。众所周知的高密度无定形结构HDA不构成无定形水网络的任何特定状态。它是由于在液氮中作为热浴，即在约77 K下工作的分解过程而形成的。
2006-02-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Heterogeneous structure of granular aggregates with capillary interactions
我们研究了粘性颗粒物质的空间结构，这些颗粒漂浮在空气-液体界面上，形成无序的紧密堆积，其间有孔隙。在锥形容器中缓慢降低界面以均匀压缩并研究系统作为面积分数$ϕ$的函数。我们发现，与Voronoi细胞相关的自由区分布显示出显着的指数尾，表明更大的异质性与随机分布相比，在低$ϕ$与交叉向$Γ$-分布作为$ϕ$增加。此外，我们发现显着的短程有序测量的径向相关函数和取向序参数，即使在低和中间$ϕ$，这是不存在的，当粒子只相互作用的空间。
2010-07-23 cond-mat.soft
Formation of double glass in binary mixtures of anisotropic particles: Dynamic heterogeneities in rotations and displacements
我们研究玻璃行为的混合物中的椭圆形和圆形颗粒在两个维度在低温下使用取向相关的Lennard-Jones势。椭圆具有温和的纵横比（$\sim 1.2$），并且倾向于在低温下对齐，而圆形颗粒在20%的浓度下扮演干扰椭圆取向的杂质的角色。这些杂质的尺寸小于椭圆的尺寸，并以垂面排列吸引它们。结果，在玻璃态下，每个杂质周围的配位数大多为5或4。我们实现了双层玻璃，其中取向和位置都是无序的，但仍然保持介观有序。我们发现一个强烈的异质性翻转运动的椭圆，这敏感地依赖于杂质集群。平均旋转扩散常数由快速翻转的椭圆确定，在我们的模型中，即使在低温下椭圆仍然保持不变。相比之下，非翻转旋转（角度变化不接近$\pm π$）主要是由涉及许多粒子的合作构型变化引起的。因此，在非翻转旋转中出现了与位移的动态不均匀性密切相关的长时间不均匀性。
2013-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active particles in heterogeneous media display new physics: existence of optimal noise and absence of bands and long-range order
本文详细研究了二维非均匀空间中自推进粒子的大尺度集体性质。空间不均匀性的有序，集体移动相的影响进行了研究。我们发现，足够强的空间异质性，有据可查的高密度，高有序的传播带出现在均匀的空间消失。此外，有序相不表现出长程序，如在均匀系统中发生的，而是准长程序：即SPP系统在化学极限中变得无序。对于有限大小的系统，我们发现，有一个最佳的噪声值，最大限度地提高秩序。有趣的是，系统在两个极限中变得无序，对于高噪声值以及对于消失的噪声。这一显著的发现强烈地表明，存在两个临界点，而不是只有一个，与集体运动过渡。密度波动与这些观测结果是一致的，在最佳噪声下密度波动更高且异常强烈，在高噪声值和低噪声值下密度波动降低并过渡到正常值。集体性质的研究在静态和动态的非均匀环境中，并通过改变对称性的速度对齐机制的SPP。
2015-03-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
