Low-Frequency Vibrational States in Ideal Glasses with Random Pinning
玻璃在低频区域表现出空间局部振动。这些局域模式出现在玻色子峰值频率$ω_\text{BP}$以下，并且它们的振动态密度遵循$g(ω) \propto ω^4$（$ω$是频率）。在这里，我们试图解决如何通过理想的玻璃化转变的本地化振动的行为。为此，我们采用了随机钉扎方法，这使我们能够研究热力学玻璃化转变。我们发现，即使在平衡玻璃态的局部振动生存。值得注意的是，局部振动仍然保持$ω_\text{BP}$和$g(ω) \propto ω^4$以下的外观特性。我们的研究结果提供了重要的洞察理想玻璃的材料特性。
2022-08-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
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
Role of structural relaxations and vibrational excitations in the high-frequency dynamics of liquids and glasses
本文基于理想液体-玻璃相变的模式耦合理论，在微观尺度和太赫兹频率范围内对液体和玻璃中的高频集体动力学进行了理论研究。我们专注于最近调查的问题，从非弹性X射线散射和计算机模拟研究的动态结构因素和纵向和横向电流谱：高频声速的异常色散和低频激发的玻色子峰的性质。将讨论声音模式如何干扰系统中存在的其他低电平模式。因此，我们提供了一个系统的异常声速色散的解释-范围从高温液体到玻璃状态的内部深处-从结构弛豫过程和振动激发的贡献，称为振动振荡峰（AOP）。观察负色散的可能性-波数增加时的声速的{ \em减少}-被认为是由振动动力学的贡献占主导地位时的声速色散。我们还表明，低频激发，观察到的玻璃态的纵向和横向电流谱在相同的共振频率，是AOP的表现。由于横向电流谱中AOP的存在，预测了横向声速也表现出反常色散。这些结果的理论证明了一个模型的Lennard-Jones系统。
2006-05-12 cond-mat.soft
Ideal glass states are not purely vibrational: Insight from randomly pinned glasses
我们使用计算机模拟来探测玻璃形成剂的热力学和动力学性质，该玻璃形成剂由于随机钉扎粒子的存在而经历理想的玻璃化转变。我们发现，即使在平衡玻璃状态的系统在一定程度上放松，因为存在局部激发，使系统访问不同的固有结构，从而产生一个非平凡的贡献熵。通过计算与高精度的振动部分的熵，我们表明，也在平衡玻璃态的热力学和动力学给出了一个连贯的图片，玻璃不应该被看作是一个无序的固体中的粒子经历只是振动运动，而是作为一个系统具有高度非线性的内部动力学。
2018-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Boson-peak vibrational modes in glasses feature hybridized phononic and quasilocalized excitations
该研究通过数值证据证实玻璃中玻色峰附近的振动由声子与准局域激发杂化形成，揭示准局域激发是玻璃过量低频振动模式的基本构成单元，为长期未解的玻色峰理论问题提供关键认知。
2023-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Statistics and properties of low-frequency vibrational modes in structural glasses
低频振动模式在确定玻璃的各种基本性质中起着核心作用，但它们的统计和机械性质尚未完全了解。使用广泛的数值模拟的几个模型的玻璃在三维空间中，我们表明，在系统的线性尺寸$L$充分小于一个交叉尺寸$L_{D}$，低频率的状态密度的尾部如下$D(ω)\!\sim\!ω^4$附近的最低戈德斯通模式的频率。我们发现，样本到样本的统计系统的最小振动频率的大小$L\!<\!L_D$是Weibull，标度指数与$ω^4$法律非常一致。我们进一步表明，最低频率的模式是空间准本地化的，他们的本地化和相关的四次非谐性在很大程度上是频率无关的。的低频模式上的制备方案的效果进行了阐述和一些玻璃的lengthscales进行了简要讨论。
2017-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Low-frequency vibrational modes of stable glasses
我们数值研究的振动态密度的演变$D(ω)$的零温玻璃时，它们的动力学稳定性是在一个非常宽的范围内变化，范围从不良退火的玻璃获得的瞬时淬火从以上的起始温度，超稳定的玻璃淬火系统热低于实验玻璃温度。态密度的低频部分在扩展模和准局域模之间分裂。扩展模式表现出玻色子峰交叉德拜行为（$D(ω) \sim ω^2$）在低频，与两个制度之间的强相关性。而准定域模式则服从$D(ω) \sim ω^4$，与玻璃稳定性无关。然而，在更稳定的玻璃中，该四次定律的前因子变得更小，并且相应的模式变得更局域化和稀疏。我们的工作是第一次数值观测准本地化模式在一个制度相关的实验，它建立了玻璃稳定性和软振动运动之间的直接联系在非晶态固体。
2019-01-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multiple Glasses in Asymmetric Binary Hard Spheres
多种不同的玻璃态发生在二元硬球混合物中，根据玻璃化转变的模式耦合理论（MCT），通过考虑小颗粒是否保持移动或不，以及小颗粒是否对扰动大颗粒结构有显著贡献来区分。在理想化的玻璃中，四种不同的玻璃被尖锐的转变分开，这引起涉及对数衰减定律的高阶转变现象，以及异常的幂律扩散。这种现象被认为是预期一般在玻璃形成的混合物。
2010-10-03 cond-mat.soft
Anomalous vibrational properties in the continuum limit of glasses
玻璃的低温热性质与晶体的低温热性质不同。这些热异常表明玻璃的低频振动特性不同于晶体。最近的研究表明，在最简单的眼镜模型中，即，在谐振势系统中，声子模与软局域模在低频（连续）极限共存。然而，更现实的模型的低频振动模式的性质仍有争议。在目前的工作中，我们研究了Lennard-Jones（LJ）系统的大规模分子动力学（MD）模拟，并建立了LJ玻璃的振动性质收敛到声子模式和软局域模式的共存在连续极限的情况下的谐波势系统。重要的是，我们发现，低频振动是相当敏感的数值方案的潜在截断，这通常是在MD模拟中实施，这是为什么矛盾的论点已被报道的原因。我们还讨论了这种敏感性的物理起源，通过线性稳定性分析。
2017-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disordered Solids Without Well-Defined Transverse Phonons: The Nature of Hard Sphere Glasses
通过测量玻璃的动力学结构因子，探讨了零温干扰相变附近具有排斥作用的玻璃的Ioffe-Regel极限。在零温度下，横向Ioffe-Regel频率在干扰过渡处消失，但纵向频率没有消失，这排除了与纵向激励相关的发散长度的存在。在低温下，横向和纵向Ioffe-Regel频率分别在类干扰转变和玻璃化转变处接近于零。因此，玻璃化转变和类堵塞转变之间的玻璃（其在低温极限下是硬球玻璃）只能携带明确定义的纵向声子，并且具有与超过类堵塞转变的玻璃相反的剪切模量与体积模量之比的压力依赖性。
2014-09-28 cond-mat.soft
Splitting up entropy into vibrational and configurational contributions in bulk metallic glasses: A thermodynamic approach
采用基于非平衡绝热开关和可逆标度方法相结合的分子动力学模拟，对大块金属玻璃的振动熵和构型熵进行了有效的分离.这种方法涉及使用爱因斯坦晶体作为固相的参考和最近提出的流体相的Uhlenbeck-Ford模型来计算振动自由能。该方法的优点在于它不需要结晶固相来分离熵。因此，原则上，它适用于任何材料，无论其是否具有结晶相。利用这种方法，我们分离了两种具有不同脆性的金属玻璃Cu $_{50}$ Zr $_{50}$和Cu $_{46}$ Zr $_{46}$ Al $_{8}$在零外压下的振动熵和构型熵.我们发现前者的结果与Smith \textit{et al.} [H. L. Smith \textit{et al.}，Nat. Phys. \textbf{13}，900（2017）]。含Al玻璃的组态熵比其它玻璃的组态熵大70%。我们的研究结果表明，虽然其他因素可能在发挥作用，配置熵可以用来调查的效果，添加微量合金元素的大块金属玻璃的玻璃形成能力。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting plasticity with soft vibrational modes: from dislocations to glasses
我们表明，准本地化的振动频谱中的低频模式可以用来构建软点，或容易重排的区域，作为一个通用的工具，用于识别固体中的流动缺陷。我们发现，软点不仅编码空间信息，通过它们的位置，而且方向信息，通过董事在每个软点内的粒子。具有孤立位错的单晶表现出低频声子模式，这些声子模式定位在核心，并且它们的偏振模式预测了原子在基本位错滑移过程中的运动。即使在多晶和无序固体中，我们发现与软点中的粒子相关的指向矢与重排中的粒子位移方向高度相关。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low-frequency excess vibrational modes in two-dimensional glasses
玻璃具有比德拜理论预测的更多的低频振动模式。这些过剩模式对于理解玻璃的低温热和机械性质是至关重要的，这些性质不同于结晶固体。最近的模拟研究表明，过剩模式的密度与它们的频率$ω$在二维和更高的维度上成比例为$ω^4$。在这里，我们提出了广泛的数值研究的二维模型玻璃形成在很大范围内的玻璃稳定性。我们发现，过剩模式的密度遵循$D_\text{exc}(ω)\sim ω^2 $周围的玻色子峰，无论玻璃的稳定性。$D_\text{exc}(ω)$的整体尺度的稳定性依赖性与低频声衰减的稳定性依赖性相关。然而，我们也发现，在小系统中，第一声模被推到更高的频率，在低于第一声模的频率有多余的模式与系统大小无关的状态密度，规模为$ω^3$。
2021-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Low-frequency vibrations of soft colloidal glasses
我们进行实验的胶体热敏性水凝胶颗粒，其包装分数可以通过改变温度以上的干扰过渡调整的二维包装。通过测量粒子之间的位移相关性，我们提取相应的“影子”系统的振动特性具有相同的配置和相互作用，但其中的粒子的动力学是无阻尼的。振动光谱和模式的性质与零温度理想化球模型预测的和在原子和分子玻璃中发现的非常相似;当系统被压缩到干扰跃迁以上时，在低频处有一个玻色子峰，该峰会向高频移动。
2010-03-16 cond-mat.soft
Complex oscillatory yielding of model hard sphere glasses
本文通过探讨不同振荡频率下布朗运动与剪切诱导扩散的相互作用，研究了硬球玻璃在大振幅振荡剪切下的屈服行为。应力、结构和动力学之后是实验流变学和布朗动力学模拟。布朗运动辅助笼逃逸占主导地位，在低频率，而逃逸通过剪切诱导碰撞在高的，都与\ $G^{\prime \prime}$的屈服峰。在中频一个新的，HS玻璃，在$G^{\prime \prime}$双峰揭示反映两种机制。在高频率和应变振幅下，持续的结构各向异性导致应变反转后循环内的应力下降，而较高的应力谐波在某些应变振幅下最小化，表明明显的谐波响应。
2013-02-06 cond-mat.soft
Topology of vibrational modes predict plastic events in glasses
本研究通过分析二维玻璃模型振动本征矢量场的拓扑缺陷，发现准静态剪切下塑性事件位置与负电荷拓扑缺陷强相关，建立了玻璃变形前结构与塑性事件的直接联系。
2022-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glasses in hard spheres with short-range attraction
我们报告了一个详细的实验研究的结构和动力学的玻璃态在硬球与短程吸引。该系统是一个悬浮液的近硬球胶体颗粒和非吸附性线性聚合物，诱导耗尽之间的吸引力的颗粒。结晶的观察揭示了一个重入的玻璃化转变。静态光散射表明，在增加吸引力的静态结构因子的连续变化。动态光散射的结果，其中包括11个数量级的时间，是一致的存在两种不同的玻璃，那些占主导地位的粒子间的排斥和笼，和那些占主导地位的吸引力。接近于模式耦合理论预测的这种系统的“A3点”的样品显示出非常慢的对数动力学。
2003-08-13 cond-mat.soft
Vibrational density of states and specific heat in glasses from random matrix theory
玻璃的低温性能与结晶物质存在重要差异。特别是，像德拜模型这样的模型，假设存在一个基本的规则晶格，预测固体的比热在低温下随温度的立方而变化。至少自20世纪70年代以来，一个公认的实验事实是，玻璃的比热在$T$中在$T \sim 1K$处恰好是线性的，并且当用$T^{3}$归一化时呈现出明显的峰，称为玻色子峰。在这里，我们提出了一种新的方法，这表明振动光谱的随机矩阵部分的影响的非晶态固体的振动和热性质。该模型也能够再现，第一次，实验观察到的玻色子峰之间的反比在比热和剪切模量。
2023-01-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrational properties of hard and soft spheres are unified at jamming
堵塞的非晶态固体的非常规热性质与它们的振动态密度直接相关。虽然被卡住的软球固体的振动光谱已经得到了充分的描述，硬球的振动光谱，胶体玻璃的模型，仍然是未知的，由于处理的非解析相互作用势的困难。我们绕过这个困难，使用最近描述的热硬球的自由能的有效相互作用势。通过最小化这种有效的自由能，我们模仿淬火和生产低温胶体玻璃的典型配置。我们测量由此产生的振动光谱和表征其演变的干扰点，硬和软球的配置是平凡的统一。从下面的密度接近干扰，我们观察到的低频模式，同意被卡住的软球的数值模拟中发现的。我们的振动结构的测量表明，干扰的普遍性延伸远离干扰：硬球热系统低于干扰表现出相同的振动光谱的热和非热软球系统以上的过渡。
2019-12-11 cond-mat.soft
Slip and flow of hard-sphere colloidal glasses
我们研究了流动的浓缩硬球胶体悬浮液沿光滑，不粘壁使用锥板流变仪和同步共聚焦显微镜。在玻璃制度，全球流动表现出从赫歇尔-Bulkley行为在大剪切速率的特性宾汉滑移响应在小速率，遍历胶体流体缺席的过渡。成像揭示了“固体”的微观结构在充分的滑移和“滑移剪切”过渡的局部性质。局部和全球流动的描述由一个唯象模型，和相关的宾汉滑移参数表现出特征标度的大小和浓度的硬球。
2008-11-13 cond-mat.soft
Single particle fluctuations and directional correlations in driven hard sphere glasses
通过事件驱动的分子动力学模拟和实验，研究了剪切作用下硬球玻璃中单粒子涨落和动力学关联的填充率和剪切速率依赖性。在填充分数以上的玻璃化转变，相关性增加剪切速率降低：在单颗粒跳跃分布的指数尾加宽和动态四点相关性增加。然而，有趣的是，在减少的包装分数，扩大的指数尾部也被观察到，而动态异质性被证明是减少。这种行为的解释提出了在剪切和热波动之间的竞争。基于我们先前的研究[Chikkadi等人，Europhys. Lett.（2012）]，我们进一步解决动态相关性的各向异性问题。
2013-05-14 cond-mat.soft
Vibrational lifetimes and viscoelastic properties of ultrastable glasses
本文通过解析理论与分子模拟研究超稳定玻璃，揭示线性粘弹性耗散与振动模式静态和动态性质的关系，并推导出无参数模量表达式，证明准局域化模式在玻色峰以下中频范围主导粘弹性响应。
2024-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The boson peak in the vibrational spectra of glasses
本研究通过实验数据重分析、计算机模拟和平均场模型，揭示了玻璃振动谱中玻色峰源于准局域化非声子振动，统一解释了其低频振动谱的起源与性质。
2023-04-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonphononic spectrum of two-dimensional structural glasses
二维结构玻璃的非声子振动谱的低频翼的标度形式和系统尺寸依赖性在最近的文献中一直有争议。在这里，我们提供的数值证据表明，前因子$A_{\rm g}$的低频非声子振动光谱-后者从零频率（$ω\!=\!0$）的增长为$A_{\rm g}ω^β$ -是系统的大小依赖，和指数$β$表现出类似的玻璃形成协议和系统的大小依赖性，如在三维结构玻璃。
2022-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear yielding and shear jamming of dense hard sphere glasses
我们调查的致密硬球玻璃的剪切应变的响应，在很宽的范围内的压力范围从玻璃化转变到无限压力堵塞点。在密度剪切应变平面的相图解析计算使用平均场无限维的解决方案。我们发现，就在上述的玻璃化转变，玻璃一般产量在有限的剪切应变。在平均场图中，屈服转变是存在无序时的旋节点。相反，在较高的密度，我们发现，玻璃一般堵塞在有限的剪切应变：堵塞过渡防止屈服。剪切屈服线和剪切堵塞线在临界点处汇合，在该临界点附近，系统在非常大的剪切应力下屈服。在这一点上，一个高度非平凡的屈服动力学的特点是系统跨越无序骨折的预期。
2017-01-30 cond-mat.soft
Direct Measurement of the Free Energy of Aging Hard-Sphere Colloidal Glasses
玻璃化转变的性质是凝聚态物理中最重要的未解决的问题之一。玻璃和液体之间的差异被认为是由粒子重排的非常大的自由能势垒引起的;然而到目前为止，还不可能在实验上证实这一点。我们提供了第一个定量测定的自由能老化硬球胶体玻璃。自由能的测定允许在玻璃化转变中的一些新的见解，特别是在自由能中的强空间和时间异质性的量化。对自由能局部极小值的研究表明，所观察到的变化与粒子的重排直接相关。我们的主要发现是，粒子重排的概率显示出幂律依赖于与重排相关的自由能变化，类似于地震学中的古腾堡-里希特定律。
2013-03-17 cond-mat.soft
On the analysis of the vibrational Boson peak and low-energy excitations in glasses
通过对超过德拜极限的振动态密度g（w）和通常称为玻色子峰的频率约化表示g（w）/w^2之间的详细比较，考虑了应用于玻璃和过冷液体振动态密度低能部分的约化过程的意义。从非弹性中子和拉曼散射的代表性的实验数据分析，我们表明，减少程序在很大程度上扭曲，否则对称的过剩态密度。最大值的频率和过度的强度经历戏剧性的变化;前者减少，而后者增加。玻色子峰的频率和强度对过剩量的分布也很敏感。在光的状态密度的两种形式之间的关键评价（即过量和频率降低的一个），我们讨论的玻色子峰光谱特征的变化，诱导下存在的外部刺激，如温度（淬火速率，退火），压力，和照射。由这些刺激的存在引起的玻色子峰值变化的大部分可以合理地追溯到简单的和预期的多余态密度的修改，并且可以相当令人满意地解释欧几里德随机矩阵理论。与热容玻色子峰的相似之处也作了简要的讨论。
2006-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Tetrahedrality dictates dynamics in hard spheres
玻璃是一种无处不在的非晶态固体，它仍然是凝聚态物质中最大的谜团之一。尽管有大量关于眼镜的文献，但仍然缺少一种统一的方法来连接眼镜的结构和动力学。然而，越来越多的证据表明，微观局部几何形状是一个关键因素。这起源于弗兰克的开创性工作，他认为玻璃可能是液体局部倾向于形成二十面体结构的结果，这种结构不能定期填充空间。在这里，我们表明，对于一个基本的玻璃模型，动力学可以通过简单地计算四面体的数量来完全理解。无论是全局还是局部，这些局部结构都直接预测了动力学减速。经过60多年的弗兰克猜想，对眼镜来说重要的可能不是二十面体，而是里面的四面体。
2019-08-01 cond-mat.soft
Testing the Heterogeneous-Elasticity Theory for low-energy excitations in structural glasses
本研究通过计算机模型定量测试了HET理论对结构玻璃低能激发的预测，发现该理论关于激发性质和统计的预测未获支持，表明需进一步发展相关理论。
2024-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Frustration-induced internal stresses are responsible for quasilocalized modes in structural glasses
最近有证据表明[E。Lerner，G. Düring和E. Bouchbinder，Phys. Rev. Lett. 117，035501（2016）]，结构玻璃在低频$ω$下的非声子振动模式是准定域的，并且遵循普适态密度$D(ω)\!\sim\!ω^4$。在这里，我们表明，所观察到的态密度的无隙性质取决于内部应力的存在，一般出现在玻璃由于挫折，从而阐明了这种普遍行为的基本要素。与堵塞的颗粒填料类似，结构玻璃中的低频模式来自动态矩阵中的局部弹性项和内部应力项之间的平衡，其中它们之间的差异比它们的典型幅度小几个数量级。通过人为地减少在三维计算机玻璃成形器的内部应力的大小，我们表明，间隙形成的状态密度低于没有振动模式存在，从而证明了内部应力的至关重要性。最后，我们表明，虽然更好地退火后，从液态冷却的玻璃显着降低其内部应力，在冷却过程中的自组织过程呈现无间隙$D(ω)\!\sim\!ω^4$密度的状态不受影响。
2018-03-30 cond-mat.soft
Critical slowing down in thermal soft-sphere glasses via energy minimization
本研究通过混合MD/SMC模拟揭示软球玻璃FIRE能量最小化弛豫时间的热起始效应，推导其与堵塞密度、配位数的标度关系，实现数据集坍缩并可用于分析热玻璃老化时势能面盆地的演化规律。
2024-04-15 cond-mat.soft
Structural, mechanical, and vibrational properties of particulate physical gels
我们的生活被各种各样的无序材料包围着。特别是，玻璃是众所周知的致密，无定形材料，而凝胶存在于低密度，无序状态。最近的进展提供了一个重要的一步，在理解玻璃的材料性能，如机械，振动和传输性能。相比之下，我们对颗粒物理凝胶的了解仍然非常有限。在这里，使用分子动力学模拟，我们研究了一个简单的模型的颗粒物理凝胶，Lennard-Jones（LJ）凝胶，并提供了一个全面的了解其结构，机械和振动特性，所有这些都是显着不同的玻璃。首先，LJ凝胶显示出稀疏的、不均匀的结构，并且结构的长度尺度$ξ_s$随着密度的降低而增长。第二，凝胶非常软，剪切$G$模量和体积$K$模量都比玻璃小几个数量级。第三，许多低频振动模式被激发，其在振动态密度中形成具有起始频率$ω_\ast$的特征平台。分别用$ξ_s$、$G$、$K$和$ω_\ast$表征的结构、机械和振动性质显示出与密度的幂律标度行为，这在它们之间建立了密切的关系。在整个本工作中，我们揭示了凝胶是多尺度的，固态材料：（i）均匀的弹性体在长的长度，（ii）异质弹性体的分形结构在中间的长度，和（iii）无定形结构体在短的长度。
2021-09-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Boson peak, elasticity, and glass transition temperature in polymer glasses: Effects of the rigidity of chain bending
超低频振动谱（玻色子峰）和非仿射弹性响应是玻璃最重要的特性。在这里，聚合物玻璃的振动和机械性能的检查，通过使用粗粒度的分子动力学模拟，特别注意的聚合物链的弯曲刚度的影响。随着刚性的增加，系统在较高的温度下（在恒定压力下）经历玻璃化转变，这降低了玻璃相的密度。的弹性模量，这是由密度的降低和刚度的增加控制，显示出非单调依赖于刚性的聚合物链，所产生的非仿射分量。此外，在振动态密度中观察到明显的玻色子峰，其取决于宏观剪切模量$G$。具体地，玻色子峰值频率被缩放为$ω_\mathrm{BP} \propto \sqrt{G}$。这些结果提供了玻色子峰，剪切弹性，和玻璃化转变温度之间的正相关性。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crystallizing hard-sphere glasses by doping with active particles
结晶和玻璃化是形成固体的两种不同途径。通常这两个过程相互抑制，玻璃化转变防止在高密度（或低温）下结晶。这甚至适用于胶体硬球系统，其通常用作具有潜在应用的新型功能材料（例如光子晶体）的构建块。通过进行布朗动力学模拟的玻璃系统组成的混合物的活性和被动的硬球，我们表明，这种硬球玻璃的结晶可以显着促进掺杂少量的活性粒子的系统。令人惊讶的是，即使是填充分数高达$ϕ= 0.635$的硬球玻璃也会结晶，其在$0.5\%$附近低于$ϕ\simeq 0.64$处的无规紧密填充。我们的研究结果提出了一种新的方法来制造晶体材料（胶体）玻璃。这对于容易在玻璃态中动力学捕获的材料特别重要，并且晶体成核几乎不发生。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci 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
Nonergodicity parameters of confined hard-sphere glasses
在最近开发的模式耦合理论的流体局限于一个狭缝，我们阐述了适当的广义中间散射函数的长时间限制的数值结果。该理论需要作为输入的密度分布垂直于板，我们从基本测量框架内的密度泛函理论，以及可计算依赖于非均匀Percus-Yevick封闭的自适应静态结构因子。我们的计算的非遍历性参数的集体以及自我运动是在定性协议与我们广泛的事件驱动的分子动力学模拟的中间散射功能稍微多分散的硬球系统在高包装分数。我们发现，作为波数的函数的非遍历性参数的变化与面内静态结构因子相关，而微妙的影响变得明显的结构因子和弛豫时间较高的模式指数。提出了一种从平面内静态结构的变化预测多重再入的判据。
2021-10-27 cond-mat.soft
Multiple reentrant glass transitions in confined hard-sphere glasses
玻璃形成液体在限制时表现出丰富的现象学。这通常与壁面-流体相互作用引起的效应有关。在这里，我们专注于有趣的限制，其中的隔离墙成为几个粒子直径的顺序。对于一个适度的多分散，密集的硬球流体之间的两个光滑的硬壁，我们通过事件驱动的分子动力学模拟的出现后，一个多重入的玻璃化转变的情况下，壁分离的变化。使用热力学关系，这种重入现象被证明是持久不变的化学势下。这允许直接的实验研究，并开辟了在微米和纳米技术的各种应用的方式，其中通道尺寸是所包含的颗粒的大小相媲美。计算结果与结合密度泛函理论和模式耦合理论得到的玻璃化转变的理论预测一致。
2014-06-20 cond-mat.soft
Correlations of plasticity in sheared glasses
在最近的一篇论文[S。Mandal等人，E 88，022129（2013）]，通过计算机模拟和实验解决了硬球玻璃中塑性的空间相关性的性质。结果发现，实验获得的相关性服从幂律，而从模拟的相关性更好地拟合指数衰减。我们在这里提供了直接的证据-通过模拟一个硬球玻璃在2D-这种差异是有限的系统尺寸在3D模拟的结果。通过将研究扩展到零温度下的二维软盘模型，强调了剪切非晶态固体中幂律衰减的鲁棒性。偏离幂律发生时，无论是减少包装分数对过冷制度的情况下，硬球或改变的耗散机制，从接触耗散的情况下，软盘的平均场型阻力。
2014-01-16 cond-mat.soft
Universal low-frequency vibrational modes in silica glasses
最近的研究表明，不同的简单模型的玻璃成型与二元相互作用定义的普遍性类的准本地化的低频模式的状态密度。可以解释的是，一旦避免了与标准德拜（扩展）模式的杂交，许多这样的模型表现出普遍的状态密度，取决于模式频率为$D(ω) \sim ω^4$。然而，这个普适性类的范围有多广，以及它是否也适用于玻璃成型机的更现实的模型，这是未知的。为了解决这个问题，我们提出了分析的准本地化模式在二氧化硅，网络玻璃，其中有二元和三元相互作用。我们的结论是，在3维二氧化硅表现出非常相同的频率依赖性在低频率，这表明这种普遍的形式是一个通用的结果，无定形glassiness。
2020-03-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rotational and Translational Phonon Modes in Glasses Composed of Ellipsoidal Particles
实验研究了颗粒形状对胶体玻璃振动特性的影响。“椭球玻璃”是通过将聚苯乙烯球拉伸到不同的纵横比，然后将所得的椭球颗粒以高填充分数悬浮在水中而产生的。通过测量粒子之间的位移相关性，我们提取相应的“影子”椭球玻璃的振动特性与相同的几何配置和相互作用的“源”悬浮液，但没有阻尼。长/短轴纵横比为$\sim$ 1.1的椭球粒子组成的玻璃中的低频模式被观察到具有主要的旋转特征。相比之下，具有较大纵横比的椭球颗粒玻璃（$\sim$ 3.0）中的低频模式表现出旋转和平移特性的混合。所有玻璃样品的特征在于具有不同纵横比的颗粒的分布。有趣的是，即使在相同的样品中，也发现小纵横比颗粒相对更多地参与旋转模式，而大纵横比颗粒倾向于相对更多地参与平移模式。
2010-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Universal Spectrum of Normal Modes in Low-Temperature Glasses: an Exact Solution
我们报告的振动频谱的最简单的模型的干扰，软感知器的分析研究。我们确定两个不同的类的软模式。第一类模态与均衡性有关，只出现在干扰转捩附近。相反，第二种模式存在于玻璃相中的任何地方，并且与势能景观的层次结构有关。我们的研究结果突出了无序系统的正常模式的频谱的普遍性，并打开了一个详细的分析理解的低温玻璃的振动光谱的方式。
2015-09-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intermittent rearrangements accompanying thermal fluctuations distinguish glasses from crystals
在凝聚态物理中一直存在的一个问题是，玻璃的振动性质和热性质与晶体的明显不同。虽然最近的工作已经推进了我们的理解，在谐波近似极限的玻璃中的振动激发，在理解有限温度的非谐过程的努力受到限制。众所周知，晶体中的声子通过声子-声子相互作用耦合，这是一种非常有效的非谐衰减机制，在玻璃中也很重要。然而，在这里，我们表明，一个额外的非谐通道不同的起源出现在玻璃的情况下，这会引起间歇性的粒子重排。我们已经发现，玻璃中的热振动触发了能量景观的许多不同的局部极小值之间的转变，然而，这些极小值位于同一宽（Meta）盆地内。这些过程产生的运动是不同的扩散和平衡老化动力学。我们认为，间歇性重排伴随着热波动的关键功能区分玻璃晶体。
2020-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical disorder of sticky-sphere glasses. II. Thermo-mechanical inannealability
许多结构玻璃的特征在于静态和动态机械性质，其可强烈地取决于玻璃形成历史。这种历史依赖性的普遍性程度，以及它可能受到什么影响，在很大程度上是未被探索的。在这里，我们表明，在热退火下的简单的计算机玻璃的弹性性能的变化强烈依赖于吸引力之间的相互作用的强度的玻璃的组成颗粒-这里称为玻璃的粘性。我们发现，在粘性玻璃的硬化的剪切模量与热退火强烈抑制，而热退火引起的软化的体积模量增强。我们的关键发现是，软准定域模式的特征频率和密度每频率变得有效不变退火非常粘玻璃，后者因此被认为是“热机械不可退火”。我们的研究结果和未来的研究方向的影响进行了讨论。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Formation of a transient amorphous solid in low density aqueous charged sphere suspensions
从硬球、近硬球、椭球体和片晶或其有吸引力的变体形成的胶态玻璃已被详细研究。补充和检查理论方法和模拟，许多不同类型的模型系统显着推进了我们对玻璃化转变的理解。尽管他们早期的预测，但是，没有实验带电的球形玻璃已被发现在低密度，在竞争过程中的结晶占主导地位。我们在这里报告形成的瞬态非晶态固体形成的带电聚合物球悬浮在彻底去离子水的体积分数为0.0002-0.01。从光学实验中，我们观察到存在的短程秩序和增强的剪切刚度相比，稳定的多晶固体的体心立方结构。在数小时至数天的密度依赖性时间尺度上，非晶态固体转变成这种稳定结构。我们进一步提出了初步的动态光散射数据显示的第二个缓慢的弛豫过程的演变可能指向一个动态的异质性已知从其他胶体glasses和gels.We比较我们的研究结果预测的相行为的带电球悬浮液和讨论可能的机制形成这种特殊类型的胶体玻璃。
2017-11-13 cond-mat.soft
Ageing dynamics of colloidal hard sphere glasses
我们报告的相干中间散射函数（ISF）的玻璃的硬球的几个体积分数和一系列的散射矢量周围的静态结构因子的主要最大值的动态光散射测量结果。ISF显示出从初始快速衰减到较慢的非平稳衰减的明显交叉。老龄化有几种不同的量化方式。然而，无论选择哪种方法，完美的“老化”玻璃都以幂律方式接近。特别是，快速和缓慢的衰变之间的耦合，作为衡量的ISF在交叉拉伸的程度，也减少代数与等待时间。这种耦合的非平稳性意味着即使是最快的可检测过程本身也是非平稳的。
2010-05-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
A simple random matrix model for the vibrational spectrum of jammed packings
为了更好地理解结构玻璃中令人惊讶的低频振动模式，我们研究了稀疏随机矩阵的大集合的光谱，其中无序由键重分布和网络协调控制。我们发现$D(ω)$有三个制度：一个非常低的频率制度，可以预测分析使用极值统计，准本地化模式的中间制度，和高原与$D(ω) \sim ω^0$。在键重均匀的特殊情况下，中间状态显示$D(ω) \sim ω^4$，与网络协调和系统大小无关，正如最近在结构玻璃模拟中发现的那样。
2018-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Persistent Homology Reveals the Role of Stiffness in Forming Topological Glasses in Dense Solutions of Ring Polymers
本研究利用持久同调量化不同链刚性环聚合物的穿线结构，发现刚性链能产生更大的环以建立穿线结构，从而在拓扑玻璃形成中起关键作用。
2024-11-17 cond-mat.soft
Crystallization Mechanism of Hard Sphere Glasses
在过冷液体中，玻璃化通常抑制结晶。然而，有些玻璃尽管阻止了扩散运动，仍然可以结晶。这个不太清楚的过程可能会限制玻璃的稳定性，但其微观机制尚不清楚。在这里，我们提出了广泛的计算机模拟解决在恒定体积（如在胶体实验）的单分散硬球玻璃的结晶。出现多个结晶斑块，而颗粒不必扩散超过一个直径。随着这些斑块的增长，邻近地区的流动性增强，产生了具有正反馈的动态异质性。未来的结晶模式不能单独从坐标预测：结晶收益的随机微成核事件的序列，在空间上相关的紧急动态异质性。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Increasing the density melts ultrasoft colloidal glasses
我们使用理论和模拟来研究超软胶体中非晶玻璃态的存在。我们结合超网链近似和模式耦合理论，研究了软排斥球与赫兹势相互作用的动态相图，重点是低温和大密度。在恒定温度下，我们发现在压缩时进入无定形玻璃态，如在胶体硬球中，但是当密度进一步增加时，玻璃意外地熔化。我们把这种重入流体玻璃化转变的颗粒的柔软性，并将这种行为与以前报道的软系统中的异常相关联，从而强调其普遍性。预测的流体-玻璃-流体序列得到了数值证实。
2010-09-23 cond-mat.soft
Quasi-localized vibrational modes, Boson peak and sound attenuation in model mass-spring networks
本研究提出一种构建无序质量-弹簧网络的算法，通过调控局部弹性涨落模拟玻璃的弹性特性，复现了其振动特征与稳定度的关联，为研究玻璃振动异常提供新方法。
2023-04-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glasses of dynamically asymmetric binary colloidal mixtures: Quiescent properties and dynamics under shear
我们调查的混合效应的玻璃态的二元胶体硬球状混合物具有大尺寸的不对称性，在一个恒定的体积分数φ = 0.61。作为混合比的函数的结构、动力学和粘弹性响应反映了一种或另一种组分的笼状化之间的转变。最强的混合效果是观察到的系统中占主导地位的笼的大部分。在大球体留下的自由体积中填充大量小球体的可能性引起大球体的笼的显著变形，其变得越来越离域。这导致更快的动力学和弹性模量的大幅降低。当小球的相对体积分数超过大球的相对体积分数时，小颗粒开始形成它们自己的笼，减慢动力学并增加系统的弹性模量。大的球体成为少数，并作为杂质的顺序超出第一个邻居壳，即笼，并不直接影响粒子组织的笼水平。在这样的系统中，当施加恒定速率的剪切时，观察到玻璃的熔化，这是由于促进了与剪切诱导的结构各向异性相关的笼外扩散。
2013-03-11 cond-mat.soft
Numerical investigation of the influence of the history on the local structure of glasses
利用分子动力学模拟和Voronoi曲面拟合方法，研究了历史对软球和石英玻璃低温特性的影响。在中间温度$T_i$下中断来自液体的淬火给定的弛豫时间，然后继续冷却过程直到0 K。在0 K的局部结构取决于温度$T_i$，并且对于接近玻璃化转变温度$T_g$的$T_i$，影响更大。这种依赖性，与最近的结果一致，预计在强玻璃前体中，特定状态的特征取决于其历史。在软球情况下，由于结晶效应，玻璃样品的局部结构对它们的历史的依赖性只能在过冷液体区域中检测到。
1998-11-17 cond-mat.soft
Impact of elastic heterogeneity on the propagation of vibrations at finite temperatures in glasses
声波如何在无序固体中传播的某些方面仍然不清楚。最近的研究表明，无序固体的一个特征似乎会影响中尺度的振动激发，即局部弹性不均匀性。声波的传播已被证明是强烈的影响，不均匀的材料的机械特性，添加到标准的非谐耦合，在有限的温度下，达到极其复杂的传输性能。在这里，我们解决这些问题的情况下，一个简单的原子玻璃形成，分子动力学计算机模拟。特别是，我们专注于横向分量的振动激励的动态结构因素，并在扩展的频率范围内的声音色散和衰减的温度依赖性的特征。我们提供了一个完整的图片如何弹性异质性确定运输的振动激发，也基于直接比较的数值数据与预测的非均匀弹性理论。
2019-12-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Correlation between vibrational anomalies and emergent anharmonicity of local potential energy landscape in metallic glasses
玻色子峰（BP）是无序和晶体材料的拉曼和非弹性散射光谱中的普遍特征。目前的范式提出了玻色子峰作为弹道（声子）和扩散型激发之间的Ioffe-Regel交叉的结果，其中声子的相干性损失被描述为由于结构无序的纯谐波过程。BP的这种“和谐无序”范式从未在原子水平上受到挑战或测试。在这里，通过一组原子分辨的非晶金属合金的表征，我们发现了一个强大的玻色子峰的强度和激发的激活能之间的反比在势能景观（PEL）。较大的玻色子峰与较浅的盆地和较低的激活障碍，因此，与强烈的非谐部门的PEL。从原子模拟的数值证据表明，太赫兹原子振动的BP在原子玻璃中贡献最大的是强烈的非谐，证明了通过非常大的值的原子和模式分辨Grüneisen参数发现的原子振动构成的BP。这些结果提供了一个直接的桥梁之间的振动光谱和拓扑结构的PEL在固体中，并指向一个新的“巨大的非谐性”的范例，通用的无序材料和声子玻璃的问题，在新兴材料的能源应用。从这个意义上说，无序和非和谐是同一枚硬币的两面。
2022-01-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
