Stress relaxation and thermo-visco-elastic effects in fluid-filled slits and fluid-loaded plates
本文利用统一频散方程框架，理论分析充液狭缝与载液板中的Scholte波，揭示热粘弹性效应（尤其应力松弛）对波传播的影响，并扩展了未考虑粘弹性的近期工作。
2024-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Acoustic Emission of Growing Microcracks in Vibration-Loaded Material
我们提出的机制描述声发射的增长微裂纹在外部循环载荷下的材料。本文采用基于惠更斯原理的弹性固体连续体的理论方法，考虑了磨料作用区的位错蠕变。我们表明，声发射是各向异性的，其主要方向不仅取决于微裂纹的有效长度，但也对位错结构的动力学和扩散过程中Kottrell区，引起微裂纹。
2006-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Elastic Properties of Flexible Metal-Organic Frameworks: How Soft are Soft Porous Crystals?
我们进行了从头计算的弹性常数的五个灵活的金属有机框架：MIL-53（铝），MIL-53（镓），MIL-47和正方形和菱形结构的DMOF-1。张量分析的弹性常数揭示了一个高度各向异性的弹性行为，一些变形方向表现出非常低的杨氏模量和剪切模量。这种各向异性可以在最刚性和最弱方向之间达到400：1的比率，与诸如M0 F-5和ZIF-8的非柔性M0 F的情况形成鲜明对比。此外，我们发现，灵活的MOFs可以显示非常大的负线性压缩性（NLC）。这些结果揭示了刺激诱导的结构转变的柔性MOFs的微观根源，通过连接材料的局部弹性行为和它的多稳定性。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mechanical properties of 2D metal-organic and covalent-organic frameworks with non trivial topological band dispersion
利用密度泛函理论研究了几种二维金属有机骨架（MOFs）和共价有机骨架（COFs）的力学性质。这些多孔材料由于其物理稳定性、独特的结构特征和大的表面积与体积比而成为一个非常吸引人的课题。这些框架固有的多孔性产生了许多迷人的，偶尔令人惊讶的现象，这使得它们成为技术应用的潜在候选者。为了使MOFs/COFs在功能纳米器件中得到可靠的应用和实际应用，研究其力学性能是非常必要的。因此，本文特别注意研究在应力对应变的线性依赖性的情况下具有非平凡拓扑带色散的少数2D MOF和COF的弹性形变。特别地，我们考虑了不同的变形类型，并从应力-应变曲线和能量-应变曲线中找到了弹性张量的所有分量。这些发现可以提供有用的信息，通过减少实验的数量来制造基于MOFs/COFs的器件。
2023-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Combining Brillouin spectroscopy and machine learned interatomic potentials to probe mechanical properties of metal organic frameworks
本研究将布里渊散射技术与基于机器学习力场和色散校正密度泛函理论的模拟相结合，探究了新型金属有机框架材料GUT2的力学性质，克服了单晶尺寸限制，成功确定了其弹性张量分量的近似值。
2024-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Breaking rate minimum predicts the collapse point of over-loaded materials
作为复合材料的模型，我们选择了一束纤维，其单个纤维的断裂阈值具有随机分布。假定纤维平均分担载荷，并服从胡克弹性直到断裂点。我们研究了在超过临界载荷的恒定载荷下纤维断裂速率的演变。分析表明，当系统处于完全崩溃的中途时，系统的破碎率达到最小值。
2009-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Understanding Adsorption-Induced Structural Transitions in Metal-Organic Frameworks: From the Unit Cell to the Crystal
呼吸转换代表最近发现的吸附诱导的结构转换之间的大孔和窄孔构象的金属有机框架，如MIL-53。我们提出了一个多尺度的呼吸过渡的动力学的物理机制。我们表明，由于主机框架弹性和客体分子吸附之间的相互作用，这些转换的晶体水平上发生通过逐层剪切。我们构造了一个简单的哈密顿量，它描述了在单位晶胞水平上的主-主和主-客相互作用的物理过程，并由于长程弹性细胞-细胞相互作用而减少到一个有效维度。然后，我们使用这个哈密顿量的吸附-解吸循环的蒙特卡罗模拟，研究如何在晶体水平上的过渡机制，通过三个关键的物理参数：过渡能垒，细胞-细胞的弹性耦合，和系统的大小的单位细胞的行为。
2015-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of size on necking of dynamically loaded notched bars
数值分析了材料惯性对缺口圆杆颈缩发展的影响。动态轴对称计算进行各向同性硬化的弹粘塑性固体，使材料应变率敏感性和材料的惯性占。重点是缺口是否触发颈缩或颈缩开始远离缺口的酒吧大小的效果。控制方程以无量纲的形式提出，并确定了两个关键的无量纲组，涉及材料和载荷参数。对于这两个无量纲组，与所有参数固定，除了酒吧的大小，它被发现，对于足够小的酒吧，缺口触发颈缩，而足够大的酒吧颈缩最终发生远离缺口。在材料性质固定的情况下，对于一个无量纲组，从凹口向颈缩的转变对应于增加的施加速度，而对于另一个无量纲组，这种转变发生在降低的施加应变速率下。这两种转变都对应于增加的条形尺寸。结果表明，这种转变是由材料的惯性，但它发生的酒吧的大小取决于材料的性能，特别是应变硬化和应变速率硬化。
2016-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Dynamics of Metal-Organic Frameworks (MOFs): Neutron Inelastic Scattering and First-Principles Calculations
结合中子非弹性散射（NIS）和第一性原理计算，我们研究了MOF 5的晶格动力学。通过计算三个立方弹性常数来评价MOF 5的结构稳定性。我们发现，剪切模量，c44 = 1.16 GPa，是不寻常的小，而其他两个模量相对较大（即c11 = 29.42 GPa和c12 = 12.56 GPa）。我们预测，MOF 5是非常接近的结构不稳定性，并可能产生有趣的新相在高压和应变。直接计算了声子色散曲线和声子态密度，模拟得到的NIS谱与实验结果吻合得很好。几个有趣的声子模式进行了讨论，包括最软的扭曲模式的有机链接。
2006-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Out-of-Plane Mechanical Properties of 2D Hybrid Organic-Inorganic Perovskites by Nanoindentation
2D层状杂化有机-无机钙钛矿（HOIP）已经证明了改进的稳定性和有前途的光伏性能。这种功能材料的机械性能对于实现高性能和机械稳定（柔性）装置都是基本上和实际上重要的。在这里，我们报告了一系列二维层状碘化铅HOIP的机械性能，并研究了结构亚单元（例如，有机间隔分子的长度-R和无机层的数量-n）对机械性能的影响。虽然2D HOIP具有比3D HOIP低得多的标称弹性模量和硬度，但较大的n数和较短的R导致更硬的材料。DFT模拟结果显示出与实验结果相似的趋势。我们将这些发现与其他2D层状晶体进行了比较，并阐明了进一步调整2D层状HOIP平面外机械性能的路线。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
In situ micropillar compression of an anisotropic metal-organic framework single crystal
了解金属有机框架（MOF）在其弹性限度之外的复杂力学行为，将允许在化学工程、光电子学、能量转换装置和传感器件中的实际应用的设计。通过原位压缩微柱，测定了铜叶轮MOF（HKUST-1）沿（100）和（111）晶面的单轴应力-应变曲线。我们显示出强烈的各向异性弹性响应，其中杨氏模量之比为E（111）~ 3.6 × E（100），随后是广泛的塑性流动。同样，屈服强度也有相当大的不同，其中Y（111）~ 2 x Y（100），这是由于潜在的骨架各向异性。我们使用微柱劈裂测量断裂韧性。虽然原位试验显示了不同的开裂行为，但两个刻面的综合韧性值相当，Kc约为0.5 MPa m^1/2。这项工作提供了新的见解多孔框架延展性在微米级和故障的债券断裂。
2022-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic Properties of Titan Tholins Revealed by Brillouin Spectroscopy
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；University of Texas at San Antonio（圣安东尼奥得克萨斯大学）；Southwest Research Institute（西南研究院）
本研究利用布里渊光谱首次直接测定土卫六索林的全套弹性模量，发现其弹性刚度高于H₂O冰，为土卫六地貌演化研究及蜻蜓号任务提供了关键约束。
2026-10-14 astro-ph.EP astro-ph.IM cond-mat.mtrl-sci
LEFM is agnostic to geometrical nonlinearities arising at atomistic crack tips
机械工程、材料科学等各个领域，线弹性断裂力学（LEFM）在连续介质尺度上得到了广泛的应用。LEFM也经常应用于原子尺度。然而，它在这个规模的适用性仍然没有得到很好的研究，大多数研究集中在非线性弹性效应。使用在离散晶格上提供与LEFM最接近匹配的谐波（捕捉弹簧）最近邻势，我们表明原子晶格的离散性质导致能量最小化期间与LEFM位移场的偏差。我们建议，这些偏差可以归因于几何非线性，因为材料没有一个非线性弹性响应之前，键断裂。我们表明，裂纹的进展和临界应力强度因子在增量加载的情况下，是由集体加载区域，并不能确定解析的属性（最大）。最大伸长率持续的力量等）的应力裂纹尖端债券单独。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Influences of Granular Constraints and Surface Effects on the Heterogeneity of Elastic, Superelastic, and Plastic Responses of Polycrystalline Shape Memory Alloys
采用实验和模拟相结合的方法研究了多晶记忆合金在超弹性应力作用下的变形不均匀性。原位X射线衍射，特别是远场高能衍射显微镜（ff-HEDM）技术被用来非破坏性地测量的位置，晶体取向，弹性应变张量和体积为数百个奥氏体晶粒在超弹性加载的镍钛（NiTi）形状记忆合金的晶粒平均统计。该实验数据还用于在有限元模型内创建合成微结构。然后，利用各向异性弹性力学模拟拉伸加载过程中的晶内应力的发展。从这些应力中计算出相变和滑移的驱动力。单个奥氏体晶体的晶粒平均响应检查之前和之后的多个应力诱导的转变事件表明，在试样内部的晶粒进行更多的应力和塑性变形小于表面晶粒的超弹性响应摇下来。单个晶粒内的异质性检查表明，晶界附近的区域表现出较大的应力变化相比，晶粒内部。这种晶内异质性更强烈地驱动的约束，相邻的晶粒比初始应力状态和个别晶粒的取向。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, thermal expansion, plastic and rheological processes - theory and experiment
岩石是固体材料的重要实例，其中在各种工程情况下，弹性、热膨胀、流变/粘弹性和塑性现象中的每一种都可能发挥显著作用。非平衡连续介质热力学提供了一个一致的方法来描述所有这些方面在一个统一的框架。我们在这里提出了一个公式，其中运动学量允许任意非零初始（例如，在原位）应力和这样的初始配置-作为热应力或残余应力的结果-不满足运动相容条件。所得到的理论占的各种特性的影响，说明通过实验结果加载固体样品进行弹性，热膨胀和塑性形变，并表现出流变行为。根据实验数据，确定了流变系数，并从理论上解释了测量的温度变化。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Large elastic recovery of zinc dicyanoaurate
我们报告的“巨人”负压缩性材料锌（II）二氰金酸盐的机械性能，确定使用单晶纳米压痕测量和\emph{ab initio}密度泛函理论计算的组合。虽然二氰基金酸锌的弹性响应被发现是中间的致密和开放的框架结构的行为，我们发现该材料表现出特别强的弹性恢复，这是有利的一系列的实际应用。我们将这种反应归因于超分子螺旋的存在，其功能为原子尺度的弹簧，在压缩应力期间储存机械能，从而抑制塑性形变。我们的结果与[Cheng \& Cheng，\textit{Appl. Phys. Lett.}，1998，{ \textbf{73} }，614]中指出的弹性恢复的大小与材料硬度与杨氏模量之比之间的关系是一致的。与其他金属-有机框架含有螺旋结构图案的比较，我们建议螺旋作为一个有吸引力的超分子图案赋予抵抗塑性形变的功能材料的设计。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci
3D Electron Diffraction -- The Missing Slice for a Complete Nanoscale Analysis of Organic Solar Cells in TEM
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Institute of Micro- and Nanostructure Research & Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy (CENEM)（微纳结构研究所与纳米分析与电子显微镜中心）；Institute for Crystallography and Structural Physics（晶体学与结构物理研究所）；Institute for a Sustainable Hydrogen Economy (INW), Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心可持续氢能研究所）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Paderborn University（帕德博恩大学）；Institute Materials for Electronics and Energy Technology (iMEET)（电子与能源技术材料研究所）；Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (HIERN)（埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）
本研究提出了一种新的三维电子衍射技术，用于在透射电子显微镜中对有机太阳能电池进行完整纳米级分析，通过高分辨率成像和纳米光谱实现结构参数的精确测量。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci
uMOF: A Universal Database, Benchmark, and Machine Learning Interatomic Potentials for Metal-Organic Frameworks
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Science and Technology Facilities Council（科学与技术设施委员会）
本研究推出uMOF数据库、基准及两款通用MLIP，在MOF的动力学敏感属性预测上性能优于现有基准，误差降低80%以上。
2026-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Phenomenological model for charge dynamics and optical response of disordered systems: application to organic semiconductors
我们给出了一个描述局域化无序系统中载流子低频光吸收的唯象公式。这允许提取，从实验数据上的光学电导率，相关的微观参数确定的传输特性，如载流子的本地化长度和弹性和非弹性散射时间。在这里对该通式进行了测试并应用于有机半导体，已知动态分子无序在传输特性中发挥关键作用。目前的治疗捕获的基本思想，最近提出的电荷传输的瞬态本地化的情况下，将其从直流迁移率的频域。当应用到现有的红荧烯FET的光学测量，我们的分析提供了定量的证据的瞬态本地化现象。对其他无序电子系统的可能应用进行了简要讨论。
2014-05-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Mechanical response of butylamine based Ruddlesden Popper organic-inorganic lead halide perovskites
2D Ruddlesden Popper钙钛矿因其特殊的光学和电子特性而被广泛研究，而只有少数研究揭示了其机械性能。现有的文献主要讨论单晶钙钛矿的机械强度，但对二维钙钛矿薄膜的结构可调性的系统研究还很缺乏。在这项研究中，我们报告了使用纳米压痕技术的丁基铵基的2D，准2D钙钛矿和3D钙钛矿的弹性模量的无机层的数量“n”的效果。实验结果也得到了证实，使用第一性原理密度泛函理论计算。了解2D Ruddlesden Popper钙钛矿薄膜与传统3D钙钛矿相比的机械行为，提供了对原子层相关性质的有趣见解，并为下一代机械耐用的新型器件铺平了道路。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Elastic Properties of Functionalized Carbon Nanotubes
我们研究了单壁碳纳米管（CNT）的共价官能化对其弹性性能的影响。我们考虑简单的有机分子-NH，-NH 2，-CH 2，-CH 3，-OH以不同的密度附着在碳纳米管的表面。研究是基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算。我们已经确定了功能化的碳纳米管的几何形状和弹性模量的变化作为吸附分子的密度的函数。结果表明，弹性模量随着吸附带浓度的增加而减小，然而，官能化的碳纳米管保持足够的强度以适合于增强复合材料。观察到最强的效果与-CH 2自由基，其中的杨氏模量的官能化系统的功能化的碳纳米管是由30%小于在原始的碳纳米管。
2013-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine learned Force-Fields for an ab-initio Quality Description of Metal-Organic Frameworks
本文提出两种机器学习力场参数化方案，在接近DFT精度下高效描述MOFs的结构、力学、声子及热导率等性质，计算成本仅略高于传统简单力场。
2023-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of structural, elastic, electronic, phonon dispersion relation and thermodynamic properties of orthorhombic CaZrS$_3$ for optoelectronic applications
本文通过第一性原理计算研究正交相CaZrS$_3$的结构、弹性、电子、声子和热力学性质，证实其动力学稳定且具有韧性，为其光电应用提供理论依据。
2023-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Positional and Rotational Molecular Degrees of Freedom in a Metal-Organic Surface Alloy: the Copper-Fullerene System and its Multiple Structural Phases
本文研究 Cu(111) 表面铜与富勒烯形成的表面合金，发现 10 种共存结构相，揭示分子具有位置和旋转自由度，并通过竞争相互作用能量模型成功描述所有实验观察到的相。
2023-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Optically tunable microresonator using an azobenzene monolayer
光开关有机分子可以在外部光刺激下经历可逆的结构变化。这些光控分子已被用于智能聚合物的开发，光栅薄膜的光学写入，甚至可控的体内药物释放。偶氮苯作为结构最简单的一类光开关，已经成为最普遍、最好表征和实现的有机分子开关。鉴于其可预测的响应，它们非常适合创建全光控开关。然而，制造仅由偶氮苯组成同时保持光开关功能的单片光学器件是具有挑战性的。在这项工作中，我们将集成光子学与光学可切换有机分子相结合，以创建一个光学控制的集成器件。用偶氮苯衍生物的单层官能化二氧化硅环形谐振腔。在官能化之后，负载空腔Q大于100，000。当450 nm的光耦合到腔共振时，偶氮苯从反式异构体异构为顺式异构体，引起折射率变化。因为腔的谐振波长由折射率决定，所以谐振波长平行变化。在1300 nm的探测波长下，波长偏移由450 nm光的持续时间和强度以及器件表面上偶氮苯官能团的密度决定，提供了多种控制机制。使用这种光开关设备，谐振频率调谐高达百分之六十的腔自由光谱范围内的近红外线被证明。调谐的动力学与光谱和椭圆偏振测量加上有限元法计算是一致的。
2020-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mechanical Properties of APbX3 (A=Cs or CH3NH3; X=I or Br) Perovskite Single Crystals
混合有机无机钙钛矿（HOIP）材料的显著光电性能，特别是光伏性能，推动了将材料性能与这种性能联系起来的努力。通过对溶液生长单晶的纳米压痕实验，我们获得了APbX_3（A = Cs，CH_3 NH_3，X = I，Br）的弹性模量和纳米硬度值。CH_3NH_3PbI_3、CH_3NH_3PbBr_3和CsPbBr_3的杨氏模量分别为14，19.5和16 GPa，与理论计算值相符。我们讨论了我们的研究结果可能的相关性，建议自我修复，离子扩散和易于制造。使用我们的研究结果，再加上文献数据的弹性模量，我们分类HOIP之间的相关材料组，根据其弹性力学性能。
2015-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Bending Deformation Driven by Molecular Rotation
本文通过分子动力学模拟研究三种萘二酰亚胺衍生物，揭示分子旋转自由度是决定晶体在弯曲下发生脆性断裂、弹性或塑性变形的关键因素，并提出旋转依赖势能面用于分类有机材料力学响应和筛选新材料。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio Study of the Electron Mobility in a Functionalized UiO-66 Metal Organic Framework
本研究利用密度泛函理论（DFT）结合玻尔兹曼输运方程方法，研究了热稳定UiO-66金属有机框架（MOF）中无机取代和功能化的电子迁移率。所研究的MOF基于具有苯二甲酸酯（BDC）、用氨基（BDC + NH $_2$）和硝基（BDC + NO $_2$）官能化的BDC的三个官能化基团的Zr-U1 O-66 MOF。本研究的设计空间由UiO-66（M）-R限定，[M=Zr、Ti、Hf; R=BDC、BDC+NO $_2$、BDC+NH $_2$ ]。弹性模量没有发现显着变化的结构修改的设计空间的功能化和无机取代。然而，电子-声子散射势被发现是可控的高达30%，通过控制无机取代的金属团簇的MOF结构。预测UiO-66（Hf $_5$ Zr $_1$）的最高电子迁移率达到约1.4 × 10 $^{-3}$ cm $^2$ /V-s的值。确定官能化提供了调节电荷密度的受控方法，而无机取代提供了调节电子迁移率的受控方法。在建议的设计空间内，通过无机取代和功能化的组合，电导率能够增加约3倍的基础电导率。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First-principles investigation of Ag-, Co-, Cr-, Cu-, Fe-, Mn-, Ni-, Pd- and Rh-hexaaminobenzene 2D metal-organic frameworks
在最新的实验进展中，Ni-，Co-和Cu-HAB MOFs以2D形式合成，具有高电导率和电容。受这些实验进展的推动，我们采用第一性原理模拟来探索单层Ag-、Co-、Cr-、Cu-、Fe-、Mn-、Ni-、Pd-和Rh-HAB MOFs的机械、热稳定性和电子性质。理论计算结果表明，Co-，Cr-，Fe-，Mn-，Ni-，Pd-和Rh-HAB纳米片具有相当大的拉伸强度的线性弹性。从头算分子动力学结果证实了所有研究的纳米膜的高热稳定性。Co和Fe-HAB单分子膜在费米能级下表现出低自旋极化的金属行为。单层Ag-、Cu-、Cr-和Mn-HAB产生完美的半金属行为，因此可以是自旋电子学的有希望的候选者。相比之下，Ni-，Pd-和Rh-HAB单分子膜表现出非金属行为。这项研究提供的见解证实了过渡金属-HAB纳米片的稳定性并突出了其出色的物理特性，这不仅对储能系统具有高度吸引力，而且还可以用于其他先进的应用，如自旋电子学。
2018-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Influence of Elastic Oscillations on Nucleation in Metals
Physico-Technological Institute of Metals and Alloys of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院金属与合金物理技术研究所）；V.G. Baryakhtar Institute of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院V.G.巴里亚赫塔尔磁学研究所）
本研究通过实验揭示弹性振动通过机械冲击和空化侵蚀提高金属成核率的机制，为控制结晶结构提供理论支持。
2026-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced screening and spectral diversity in many-body elastic scattering of excitons in two-dimensional hybrid metal-halide perovskites
在二维混合有机-无机金属卤化物钙钛矿中，本征光学线形反射具有不同结合能的多个激子，每个激子通过混合晶格进行不同的修饰。考虑到这种复杂性，一个根本上意义深远的问题是如何库仑介导的多体相互作用-弹性散射，如激发诱导的退相，非弹性激子双分子散射，和多激子绑定-取决于特定的激子晶格耦合。我们报告的内在和密度依赖的激子纯退相率和它们的依赖于温度的相干非线性光谱。我们发现，相对于其他二维单原子层半导体，多激子散射具有非常强的屏蔽效应。重要的是，不同激子的退相速率的激子密度依赖性明显不同。这些研究结果建立了特定的晶格敷料上激子多体量子动力学的后果，严格定义基本的光学特性，支持相关激子密度制度的光子学和量子光电子学。
2019-05-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Lifetime-shortened acoustic phonons and static order at the Brillouin zone boundary in the organic-inorganic perovskite CH$_3$NH$_3$PbCl$_3$
卤化铅混合钙钛矿由容纳位于间隙空间中的分子阳离子的无机框架组成。这些化合物已被广泛研究，因为它们已被确定为有前途的光伏应用材料与分子阳离子和无机框架之间的相互作用牵连的电子性能的影响。CH_3NH_3PbCl_3在177 K时经历了从高温立方晶胞到四方相的两次结构转变，在170 K时经历了一次正交相转变。我们用中子能谱测量了低频晶格动力学，并观察到当接近跃迁时声学声子线宽向对称点QX =（2，1/2，0）的能量展宽。伴随着这些区域边界异常是硬化的整个声学声子分支测量附近的（2，0，0）布拉格位置随着温度的降低。在布里渊区边缘QX =（2，1/2，0）、QM =（3/2，1/2，0）和QR =（3/2，3/2，5/2）处的弹性散射测量表明，布拉格峰出现在这些结构转变下方。基于中子散射的选择规则，我们认为高177 K跃迁是位移跃迁，伴随着局域八面体环境的畸变，而低177 K跃迁是八面体的刚性倾斜跃迁。我们没有观察到任何临界加宽的能量或动量，超出分辨率，这些峰附近的过渡。我们将这些结果与其他钙钛矿结构转变附近的临界特性进行了比较。我们建议，同时发病的静态分辨率有限的布拉格峰在区域边界和附近的区域中心的声学声子能量的变化是无机框架和分子阳离子之间的耦合的证据。
2019-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substituting non-polar chains with polar chains on the structural dynamics of small organic molecule and polymer semiconductors
有机半导体的可加工性和光电性能可以通过化学设计来调节和操纵。用低聚醚取代烷基侧链最近已成功地用于生物电子传感器和光催化水分解等应用。低聚醚中的碳-氧键可能使系统更柔软，更容易发生动力学紊乱，这可能对例如电荷传输有害。利用中子能谱、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）和偏光显微镜研究了三甘醇（TEG）取代正己基（Hex）对两种有机半导体：苯撑-联噻吩-苯撑（PTTP）分子和芴-二苯并噻吩（FS）聚合物结构动力学的影响。反直觉地，非弹性中子散射（INS）揭示了软化的模式PTTP和FS与六角侧链，指向在这些系统中增加的动力学紊乱。然而，依赖于T的X-射线和中子衍射，INS和DSC的证据与TEG侧链的PTTP的额外的可逆转变接近室温（RT）。观察到的过渡，不伴随着双折射的变化，也可以观察到准弹性中子散射。在PTTP而不是FS的情况下观察到TEG侧链动力学的紧固。因此，我们将这种过渡分配给TEG侧链的熔体，这些侧链在RT下促进动力学秩序，但如果结晶，可能会在RT以上引入额外的可逆结构转变，导致热不稳定性。对侧链极性和结构动力学的更深入理解可以帮助指导材料设计和导航电子电荷传输和水溶胀之间的复杂平衡，寻求许多新兴的有机电子和生物电子应用。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multimodal and Multiscale Interrogation of a Mechanically Tough Glass Forming Copper-Based Metal-Organic Framework
University of Oxford（牛津大学）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；University of Vienna（维也纳大学）；Science and Technology Facility Council, UKRI（英国研究与创新署科学技术设施委员会）；Diamond Light Source（钻石光源）
本研究通过多模态多尺度表征，合成了高韧性铜基MOF玻璃，其弹性模量约10 GPa、断裂韧性达0.5 MPa·m^1/2，为MOF基材料加工领域提供了关键进展。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Probing dynamics of water mass transfer in organic porous photocatalyst water-splitting materials by neutron spectroscopy
为开发可持续的无碳能源而寻求有效和经济上可获得的清洁方法，引起了人们对氢燃料生产的浓厚兴趣。这可以通过利用太阳能但需要使用足够的光催化剂的水分解过程来实现。共价三嗪基骨架（CTF）是水裂解的目标光催化剂。CTFs的电子和结构特征，光学带隙和孔隙率，直接相关的水分裂。这些可以通过化学设计来工程化。多孔性可以通过为催化反应提供更大的表面积而有利于水裂解。然而，孔隙率也可以影响光催化剂内的电荷传输以及反应物和产物的传质，从而影响反应的总体动力学。我们专注于化学设计和水（反应物）传质之间的联系，在吸水过程和随后的制氢过程中发挥关键作用。我们使用中子能谱研究水在两个多孔CTF，CTF-CN和CTF-2，在其支柱的极性不同的传质。准弹性中子散射（QENS）是用来量化的束缚水和水的平移扩散的量。非弹性中子散射测量补充QENS，并提供深入了解CTF结构的柔软性和CTF中水的自由度的变化。我们表明，CTF-CN表现出较小的表面积和吸水率，由于一个较软的结构比CTF-2。目前的研究导致了对CTF光催化剂的结构-动力学-性质关系的新见解，为更好地理解水裂解应用基础上的宾主相互作用铺平了道路。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Predicting Structural Relaxation in Supercooled Small Molecules via Molecular Dynamics Simulations and Microscopic Theory
本文提出结合分子动力学模拟和ECNLE理论的理论框架，通过估算Tg预测小有机玻璃形成体的结构弛豫行为，数值结果与实验数据吻合良好，提供独立于实验的预测途径。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
