Low-frequency vibrational spectrum of mean-field disordered systems
本文研究了最近提出的一个精确可解的平均场模型，该模型用于计算结构无序系统的振动态密度$\mathcal{D}(ω)$。该模型被配制成一个无序的非谐振子的集合，随机刚度$κ$从分布$p(κ)$，受到恒定的字段$h$和相互作用的强度耦合双线性$J$。我们研究了零温下基态的振动性质。当$p(κ)$有缺口时，对于小的$J$，出现的$\mathcal{D}(ω)$也有缺口。在增加$J$时，间隙在$(h,J)$相图中的临界线上消失，于是复制对称性被破坏。在小$h$，这个赝隙的形式是二次的，$\mathcal{D}(ω)\simω^2$，和它的模式是离域的，预期从以前的平均场自旋玻璃模型。然而，我们确定，足够大的$h$，一个四次赝间隙$\mathcal{D}(ω)\simω^4$，填充本地化模式，出现，两个制度被分离的临界线上的一个特殊点。因此，我们发现，平均场无序系统一般可以显示在玻璃化转变的二次离域和四次局域光谱。
2020-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vibrational spectrum derived from the local mechanical response in disordered solids
玻璃的低频振动明显不同于晶体的低频振动。这些振动最近被分为两种类型：空间扩展振动，其振动态密度（vDOS）遵循非德拜二次定律，和准定域振动（QLVs），其vDOS遵循四次定律。前者是由弹性理论解释的淬火无序和微观复制理论作为一个结果的弹性不稳定性，但后者的起源仍然是有争议的。在这里，我们表明，后者也可以直接从弹性理论与淬火无序。我们发现了该理论包含的另一种弹性不稳定性，但迄今为止一直被忽视，即系统对局部偶极力的不稳定性。这种不稳定性产生了额外的贡献的vDOS，和空间结构和能量的模式源自这种不稳定性是一致的QLV。最后，我们构建了一个模型，其中的vDOS的额外贡献遵循四次定律。
2019-07-16 cond-mat.dis-nn 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
Disordered surface vibrations in jammed sphere packings
本文研究了由球填充引起的无序弹簧网络在自由表面附近的振动特性。在没有表面的块体系统中，很好地理解，这种系统具有向下延伸到频率标度$ω^*$的振动模式密度的平台。该频率由$ΔZ = \langle Z \rangle - 2d$控制，$ΔZ = \langle Z \rangle - 2d$是球体的平均坐标与系统的两倍空间维度$d$之间的差，其在干扰转变时消失。在自由表面的存在下，我们发现，有一个密度的无序振动模式与表面，远远低于$ω^*$延伸。这些低频表面模式的总数由$ΔZ$控制，并且它们衰减到体中的轮廓具有两个特征长度尺度，当接近干扰转变时，其发散为$ΔZ^{-1/2}$和$ΔZ^{-1}$。
2014-12-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disentangling defects and sound modes in disordered solids
我们发展了一种新的方法来隔离局域缺陷的扩展振动模式在无序固体。这种方法用一个充当高通滤波器的人工势来增强粒子的相互作用：它保留了小尺度结构，同时将扩展的振动模式推向更高的频率。剩下的低频模式是“裸”缺陷;它们是指数局部化的，没有与弹性相互作用相关的四极尾。我们证明，这些本地化的激发是很好的预测塑料重排的固体。我们描述了这些缺陷中出现在介观塑性理论中的几个属性，包括它们的能垒分布，数密度和尺寸，这是测试和修改无序固体中塑性连续模型的第一步。
2017-04-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Disorder-induced vibrational anomalies from crystalline to amorphous solids
玻色子峰是玻色子态密度超过德拜模型的一种现象，玻色子峰的起源至今仍有很大争议，其中一些理论和实验认为玻色子峰与van-Hove奇点有关。在这里，我们表明，玻色子峰和范霍夫奇点分离的身份，通过测量的振动密度的状态的二维颗粒系统，包装逐渐从晶体，多晶，和非晶材料的调整。我们观察到在多晶体中存在分离良好的玻色子峰和van-Hove奇异点，其中van-Hove奇异点逐渐向高频移动，同时形状变宽，当结构无序度$η$足够高时，van-Hove奇异点完全消失.通过对强无序系统（$η=1$）和无序颗粒晶体（$η=0$）以及$η$介于两者之间的中间无序系统的分析，发现玻色子峰与剪切模量$δG/\langle G \rangle$的空间不相关随机涨落有关，而van-Hove奇异性的涂抹与剪切模量$δG/\langle G \rangle$的空间相关涨落有关。
2021-04-27 cond-mat.soft
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
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
Relaxation and vibrational properties in metal alloys and other disordered systems
非晶态固体，如金属合金，其弛豫动力学和振动光谱在过去一直被当作两个独立的课题来研究。这篇综述的目的是总结这两个领域的最新成果，试图建立或揭示放松和振动这两种现象之间更深层次的联系。本文综述了近年来在液体和玻璃体系的慢弛豫动力学以及玻璃和液体的振动光谱方面的理论进展。在建立了一个通用的建模框架连接振动和松弛后，金属合金的物理被认为是幂律指数的出现已被确定在振动态密度（VDOS）以及密度相关性。此外，理论框架连接的VDOS的松弛行为和机械粘弹性响应的金属玻璃进行了审查。相同的通用解释框架，然后适用于分子玻璃形成者的情况下，拉伸指数弛豫介电弛豫的出现，可以把定量关系与VDOS通过记忆功能的方法。液体和玻璃中声子线宽的研究提供了弛豫和振动之间的进一步联系，其中流体动力学理论给出了自然的起始点。最后，一个议程的悬而未决的问题，包括压缩指数松弛的实验和模拟系统（金属合金，胶体凝胶，堵塞的包装）的中间散射函数的外观，提出了在光可用（或尚未开发）的数学模型，并与非指数行为测量的宏观手段，如机械光谱/流变学。
2020-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strain fluctuations and elastic moduli in disordered solids
最近，人们对使用视频显微镜技术来推断无序固体的局部力学性质的兴趣激增。一种常见的方法是使局部粗粒化体积中的粒子振动位移与最佳拟合仿射变形所产生的位移之间的差异最小化。然后，在假设该最佳拟合仿射变形张量的分量具有玻尔兹曼分布的情况下推断有效模量。在本文中，我们结合理论论证与实验和模拟数据，以证明上述并没有揭示信息的真实弹性模量堵塞的包装和胶体玻璃。
2015-08-24 cond-mat.soft
On Variational Arguments for Vibrational Modes near Jamming
非晶态固体倾向于呈现丰富的软弹性模式，这降低了它们的输运性质，在它们的弹性响应中产生不均匀性，并且影响非线性过程，如塑性的热激活。这是特别真实的，在包装的颗粒附近的堵塞过渡，有效介质理论和变分参数都可以预测振动模式的密度。然而，最近的数值支持变分论点的一个假设不成立。我们提供了一个新的变分参数，克服了这个问题，并正确地预测了软模附近的干扰过渡的标度特性。软模式被证明是相关的响应，在更多的连接网络的局部应变，其特征在于由体积$1/δz$，其中$δz$是超过麦克斯韦阈值的多余的协调。这些预测得到了数值验证。
2016-02-14 cond-mat.soft
Emergent Yielding from Structural Load Transfer in Disordered Soft Solids
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究无序软固体屈服现象，提出统一非奇异本构框架，该框架能自然产生有限屈服应力和平滑固液转变，无需特定准则等，还可捕捉多种流变现象。
2026-07-16 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
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
Real space solution of inhomogeneous elastic wave equation with localized vibration and flat dispersion relation
本文在实空间中非微扰地求解非均匀弹性波方程，揭示了Boson peak的平坦色散、软点局域振动及频率对剪切模量波动的依赖，统一了以往分歧结论。
2024-12-19 cond-mat.soft
Diagnosing hyperuniformity in two-dimensional disordered jammed-packings of soft spheres
超均匀性是物质的一种状态，在这种状态下，密度波动在最大的长度尺度上趋于零。然而，确定实验系统是否是超均匀的任务在实验上是具有挑战性的，由于有限的分辨率，噪声和样本大小的影响表征测量的效果。在这里，我们探讨这些问题，采用视频光学显微镜研究超均匀性现象在无序的二维堵塞包装的软球。使用实验和模拟相结合，我们的颗粒多分散性，图像噪声和有限尺寸的影响分配的超均匀性的有害影响的特征，我们开发了一种方法，允许改善诊断超均匀性从真实空间测量。这种改进的关键是一个简单的包装重建算法，结合粒子多分散性，以尽量减少自由体积。此外，仿真结果表明，超均匀性可以更准确地确定在直接空间比在倒易空间作为一个有限的样本容量的结果。最后，软聚合物球的实验胶体填料被证明是超均匀的。
2014-08-20 cond-mat.soft
Fracture Toughness and Maximum Stress in a Disordered Lattice System
研究了无序点阵系统中的断裂问题。在我们的系统中，粒子最初排列在三角形晶格上，每个最近邻对与随机选择的软或硬胡克弹簧连接。每个弹簧都有一个共同的应力阈值，在该阈值处弹簧被切断。我们做一个初始裂纹，并垂直于裂纹扩展系统。我们发现，在应力-应变曲线中的最大应力大于那些在系统中只有软或硬弹簧（均匀系统）。在某些无序系统中，推进断裂所需的能量也较大，这表明断裂韧性提高。能量的增加是由以下两个因素引起的。一个是软弹簧能够比硬弹簧保持更大的能量。另一种是在无序系统中，随着断裂面的弯曲，切割弹簧的数量增加。
2008-12-29 cond-mat.soft
Phonon Dispersion and Elastic Moduli of Two-Dimensional Disordered Colloidal Packings of Soft Particles with Frictional Interactions
采用粒子跟踪和位移协方差矩阵技术研究了由温度敏感的微凝胶粒子组成的二维胶体玻璃的声子色散关系，微凝胶粒子的尺寸允许粒子堆积分数的\textit{in situ}变化。散装，$B$，和剪切，$G$，模量的胶体玻璃提取的分散关系作为一个功能的包装分数，和变化的比率$G/B$与包装分数的定量预测摩擦软颗粒堵塞包装。此外，$G$和$B$分别同意摩擦颗粒的数值预测。这一显著的一致性水平使我们能够从单个弹性常数中提取颗粒间相互作用的能量尺度，并推导出颗粒间摩擦系数的近似估计。
2013-10-25 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
Spatial structure of states of self stress in jammed systems
自应力状态，即在没有外力的情况下处于平衡的多体系统中的内力组织，可以被认为是材料弹性响应的本构构建块。在过约束的无序堆积中，它们与欠约束系统中的零能振动模式有着自然的数学对应。虽然大量的注意力在文献中已经支付给发散的长度尺度与零和有限能量的振动模式在堵塞的系统，少有人知道的空间结构的状态的自我应力。在这项工作中，我们定义了一种自然的方式，其中独特的自应力状态可以与源自堵塞填料的无序弹簧网络中的每个键相关联，然后研究这些自应力的键局部状态的空间结构。这允许理解当改变系统中任何键的强度或甚至存在时系统的弹性性质将如何改变。
2016-01-13 cond-mat.soft
Vibrational model of thermal conduction for fluids with soft interactions
本文讨论了具有软原子间相互作用的简单液体的振动传热模型。推导出一个一般表达式，其中涉及液体集体模激发光谱的平均。该模型被应用到量化在稠密的Lennard-Jones液体和强耦合的单组分等离子体的传热。显着的协议与现有的数值结果记录。类似的情况不适用于液体的动量传递和剪切粘度。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Effect of instantaneous and continuous quenches on the density of vibrational modes in model glasses
过冷液体的计算研究通常集中在对它们的“潜在的固有状态”的各种分析上-零温度下的玻璃态结构是由平衡过冷状态的无限快（瞬时）淬灭而得到的。类似的协议也经常采用的unjamming过渡在减压软球填料的刚性损失的调查。在这里，我们调查的统计和本地化性质的玻璃态配置的低频振动模式得到这样的瞬时淬火。我们表明，振动模式的密度增长$ω^β$与$β$取决于母温度$T_{0}$从玻璃态配置瞬间淬火。对于从高温液态淬灭，我们发现$β\!\approx\!3$，而$β$似乎接近先前观察到的值$β\!=\!4$，因为$T_0$接近玻璃化转变温度。我们讨论了我们的研究结果与软势模型的理论框架的一致性，并将它们与在有限的冷却速率下通过连续淬火获得的配置上进行的类似测量进行对比。我们的研究结果表明，任何物理淬火速率足够慢于逆振动时标-包括所有物理现实的淬火速率的分子或原子玻璃-将导致玻璃的振动模式的密度是普遍的特点是$β\!=\!4$。
2017-08-29 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
Residual stress in athermal soft disordered solids: insights from microscopic and mesoscale models
在软的非晶材料中，大的剪切变形之后的剪切停止导致具有残余剪切应力的结构。这些状态的起源和材料内局部剪应力的分布还没有很好的理解，尽管它的重要性，在材料性能的变化和随之而来的应用。在这项工作中，我们使用分子动力学模拟的模型致密的非布朗软非晶材料探测非平凡松弛过程中的残余应力状态。我们发现，类似于热玻璃，剪切速率的增加之前的剪切停止导致较低的残余应力状态。我们合理化我们的研究结果使用细观弹塑性描述，明确包括一个长期的弹性响应局部剪切变换。我们发现，流动停止后的初始应力松弛确实取决于预剪切应力状态，但最终的残余应力主要是由新激活的塑性事件发生在松弛过程中。我们简化的粗粒度的描述不仅可以捕捉残余应力状态的现象，而且合理化的改变材料的性质，探测使用小和大的变形协议应用到放松的材料。
2021-08-29 cond-mat.soft
Rotational sound in disordered granular materials
我们采用数值模拟来了解无序摩擦盘系统中弹性驻波的演化，其中旋转声模式的色散关系进行了详细的分析。在晶格上的摩擦粒子的情况下，旋转模式表现出“光学”的色散关系在高频率制度，代表一个肩膀的振动态密度和旋转速度的自相关的快速振荡。一个基于格子的模型描述了小波数的旋转模式的色散关系。如果接触圆盘之间的切向弹性力足够大，则该模型可以很好地解释转动模式。如果切向力与法向力相当或小于法向力，则模型在短波长下失效。然而，旋转模式的色散关系，然后遵循横向模式的模型预测，这意味着磁盘的旋转切换到声学声音行为的快速振荡。我们通过分析无序摩擦盘的本征矢量证明了这种旋转模式的转变，并确定了频带的上限和下限。我们发现，这些是不可逆的切向刚度的整个范围内作为一个显着的区别，在晶格上的摩擦粒子的旋转声音。
2018-07-21 cond-mat.soft
Escape time, relaxation and sticky states of a softened Henon-Heiles model: low-frequency vibrational modes effects
在这里，我们研究的松弛链由3个质量加入非线性弹簧和周期性条件时，刚度减弱。这个系统，当表示在他们的正常坐标，产生软化Henon-Heiles系统。通过降低一个低频振动模式的刚度，能够实现更快的弛豫。这是由于沿着软化的正常模式的能量势垒高度的减少，以及用于在配置空间中的能量景观的开口通道的加宽。弛豫在很大程度上是指数的，并且可以用一个简单的通量方程来解释。然而，对于某些初始条件，松弛遵循幂律，并且在许多情况下，存在从指数衰减到幂律衰减的状态变化。我们确定了幂律衰变的初始条件，发现了两个粘性态区域。对于这样的状态，准周期轨道被发现，因为几乎所有的组件的初始动量方向，系统被困在两个口袋的配置空间。这里提出的软化Henon-Heiles模型旨在作为最简单的模型，以了解刚性，非线性相互作用和松弛的非平衡系统，如玻璃形成熔体或软物质的相互作用。
2017-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Level statistics and Anderson delocalization in two-dimensional granular materials
与二维无序材料中的所有波都是局部化的理论预测相反，在各向同性堵塞的二维无序颗粒堆积的光弹性圆盘中，仅在足够高的频率下观察到安德森局域化。更具体地说，我们已经进行了一个实验，在分析正常模式振动的水平统计。我们观察到在低频玻色子峰值制度和本地化模式的高频制度与交叉频率略低于德拜频率的离域模式。我们发现，水平距离分布服从高斯-正交-包络（GOE）统计，即Wigner-Dyson分布，在玻色子峰区，而在高频区泊松统计观察。的情况下，发现在三维无序固体的谐波振动激发相吻合。
2020-08-17 cond-mat.soft
Disordered interfaces in soft fluids with suspended colloids
双连续两相流体与intersparsed哑铃的计算机模拟表明，与刚性胶体，软哑铃不会导致逮捕粗化。然而，它们显着改变流体-流体界面的曲率动力学，其概率密度分布显示出（i）从初始的宽形分布向高度局部化的分布的普遍自发过渡和（ii）具有长程效应的超扩散动力学。这两个功能可能被证明是有用的设计新的家庭的软多孔材料。
2019-03-13 cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Hydrodynamics of disordered marginally-stable matter
我们利用一个有效的流体力学框架研究了无序系统的振动光谱和比热。我们考虑了扩散模，即“扩散子”，对态密度和比热的贡献。我们分析证明，这些新的模式提供了一个常数项的振动态密度$g(ω)$。这种贡献在低频下占主导地位，相对于德拜传播模式。我们比较我们的结果与数值模拟数据和随机矩阵理论。最后，我们计算的比热，我们表明存在一个线性的$T$缩放$C(T) \sim c\,T$在低温下，由于扩散模式。我们解析地推导出准局域模的扩散常数$D$的系数$c$，并与数值结果完全吻合。在比热中$T$行为中的线性越强，模式越局部化，并且在温度$T^{*}\sim \sqrt{v^{3}/D}$处跨越到$T^{3}$（德拜）状态，其中$v$是声速。我们的研究结果表明，玻璃和无序系统的异常性质可以有效地理解内的流体动力学方法，该方法占通过无序诱导散射产生的扩散准局域模式。
2019-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci 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
A geometric approach to predicting plasticity in disordered solids
State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室）；School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学工程科学学院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学吴健雄量子科学中心）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
本文提出基于Nye位错密度的几何过滤器，用于去除振动模式中的虚假涡旋缺陷，从而更准确预测无序固体的塑性行为。
2025-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft-mode and Anderson-like localization in two-phase disordered media
波局域化在无序介质中是普遍存在的--从非晶材料（其中软模局域化与材料失效密切相关）到半导体（其中安德森局域化导致金属-绝缘体转变）。然而，我们的主要理解是基于离散模型。在这里，我们提供了一个连续的角度来看，在两相无序弹性介质中的波动局部化，通过研究标量波动方程的非均匀模量和/或密度。在低频率下，软模式出现的结果，无序的弹性模量，这也可以预测的本地化景观。在高频率下，由于密度或模量的无序，会发生类似安德森的局部化。对于后者的情况下，我们演示了如何从平面波的振动动力学的变化，随着频率的增加扩散。最后，我们讨论了我们的研究结果对建筑软材料设计的影响。
2020-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.comp-ph
The origin and nature of Boson Peak: the normal mode analysis of disordered granular crystals
尽管广泛的理论\cite{GanterPRL1998, ElliotPRL2001,SchirmacherPRL2007, TanakaNatureM2008, MonacoPNAS2009, MarruzzoSCIRP2013}和实验研究\cite{ChumakovPRL2011, ChumakovPRL2014, KayaScience2010,KChenPRL2010, LXuPRL2012, BonnPreprint2014}，在凝聚态物理中的一个长期的难题仍然是关于“玻色子峰”（BP）的起源和性质，其中玻璃中的振动态密度（DOS）与晶体对应物相比具有过量的状态。在这里，我们表明，BP是成功地观察到在二维六角形颗粒堆积，其中的无序是由于力的网络，即弹性\cite{MarruzzoSCIRP2013}的空间异质性。利用光弹技术\cite{TrushNature2005}，可以精确地测量无序粒子的相互作用，以解决BP的起源和性质的第一次在一个真实的场景。我们发现的结构DOS的无序晶体让人想起相应的完美的晶体，这是一致的，最近的研究在$SiO_2$ \cite{ChumakovPRL2014}和无序凝胶\cite{LorenzoGelPaper2011}，尽管有很大的不同系统。此外，我们提出了一种机制，以澄清BP不仅是一个扩大和转移范霍夫奇异性\cite{ElliotPRL200…
2016-10-19 cond-mat.soft
Tensorial Constitutive Models for Disordered Foams, Dense Emulsions, and other Soft Nonergodic Materials
近年来，“软玻璃态物质”的范式被用来描述表现出强烈的局部无序和缓慢的介观重排的各种非遍历材料。然而，到目前为止制定的“软玻璃流变学”（SGR）模型处理隔离的剪切应力，有效地“标量化”的应力和应变率张量。在这里，我们提供的SGR模型，结合其非平凡的老化和屈服性能与张量结构，可以特别适应，例如，流体膜组件或无序泡沫的描述概括。
2003-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fast Vibrational Modes and Slow Heterogeneous Dynamics in Polymers and Viscous Liquids
许多体系，包括聚合物和分子液体，当充分冷却和/或压缩时，固化成无序固体，即，一个杯子。这种转变不是突然的，其特征是微观迁移率逐渐降低，弛豫大大减慢。玻璃形成材料的一个显著方面是微观动力学不均匀性（DH），即，几乎不动的粒子与高动粒子共存的区域。在第一个令人信服的证据表明振动动力学和超低弛豫之间存在强烈的相关性之后，我们提出了一个问题，即振动动力学是否编码了DH的预测信息。在这里，我们回顾我们的研究结果，从分子动力学数值模拟的聚合物和分子玻璃形成者，特别关注的斯托克斯-爱因斯坦扩散和粘度之间的关系，以及相关位移的区域的大小的故障。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Complex light: Dynamic phase transitions of a light beam in a nonlinear non-local disordered medium
利用复杂性物理学的研究范式，研究了在非线性、非局域随机介质中传输的多个光丝（空间光孤子）的动力学行为。团簇形成被解释为一个动态的相变。与随机矩阵的方法来解释的孤立子系综的振动谱的连接被指出。通过随机偏微分方程系统的数值模拟，验证了基于布朗动力学模型的一般性论点。这些结果对玻色凝聚态气体和等离子体物理也是有意义的。
2005-11-08 cond-mat.soft nlin.PS physics.optics
Structural heterogeneity and its role in determining properties of disordered solids
基于能量均分的考虑，我们从正常振动模式出发构造了一个新的序参量，用以量化无序固体中的结构不均匀性。序参量与低温单粒子动力学和局域结构熵具有很强的空间相关性。为了表征粒子的作用与最有缺陷的局部结构确定的序参量，我们钉扎它们，并研究无序固体的性能如何响应钉扎。事实证明，这些粒子是负责准定域低频振动，不稳定性，软化，和非亲和无序固体。
2014-02-14 cond-mat.soft
Theory of the Jamming Transition at Finite Temperature
本文提出了有限温度下软球玻璃的微观结构和振动性质的理论。利用本文导出的有效势，计算了零温$T$和零压$p$下麦克斯韦临界点附近的相图和振动性质。变分论点和有效介质理论同样预测一个非平凡的温度标度$T^*\sim p^{(2-a)/(1-a)}$与$a \approx 0.17$，使低能量的振动特性是硬球一样的$T \gtrsim T^*$，和零温度软球一样，否则。然而，由于在状态方程中涉及$T$、$p$和填充分数$ϕ$的交叉，这两种机制导致当用$T$和$ϕ$表示时标度行为不同的四个区域。缩放预测的均方位移，特征频率，剪切模量，和特征弹性长度在所有区域的相图。
2015-04-10 cond-mat.soft
Soft and non-soft structural transitions in disordered nematic networks
从理论上研究了无序交联弹性体和凝胶的性质，重点讨论了非局部弹性相互作用和交联条件的作用。最初在各向同性相交联的网络失去其长程取向顺序淬火随机应力的作用，我们纳入仿射变形模型的橡胶弹性。我们提出了一个详细的图片机械准Goldstone模式，这占了几乎完全软的多域-单域（P-M）过渡下的应变，以及“四叶草”图案的去偏振光散射强度。用一个简单的模型研究了畴结构的动力学弛豫。结构因子的峰值波数服从幂律型慢动力学，在真正的机械平衡时趋于零。分析了单畴态中淬火无序对指向矢涨落的影响。在长波长和P-M跃迁阈值附近，随机冻结对涨落幅度的贡献占主导地位。我们还研究了通过交联多畴嵌段聚合物熔体获得的网络。初始指向矢构型的记忆表现为关联的、强的淬火无序，使P-M跃迁非软。的弹性自由能的空间分布是强烈的外部应变，在各向同性交联网络的情况下，去均匀化。
2000-04-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A fresh look at the vibrational and thermodynamic properties of liquids within the soft potential model
本文在soft potential model框架内重新分析了液体的振动和热力学性质，指出该模型能定性解释液体振动态密度不服从Debye定律及热容随温度单调递减等现象，且计算结果与实验和模拟数据一致。
2023-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Continuum limit of the vibrational properties of amorphous solids
非晶态固体的低频振动性质和低温热性质与晶态固体有明显的不同。这种情况是违反直觉的，因为任何固体材料都被期望在连续极限中表现为均匀弹性体，其中振动模式是遵循德拜定律的声子。人们提出了许多唯象解释，如弹性不均匀性、软局域振动等。最近，发展了微观平均场论来预言普适的非德拜标度律。考虑到这些理论论点，绝对有必要直接观察非晶态固体低频振动的性质，并确定这种振动所遵循的规律。在这里，我们执行一个非常大规模的振动模式分析的模型非晶态固体。我们发现，平均场论预言的标度律在低频处被破坏，在连续极限处，振动模收敛为遵循德拜标度律的声子模和遵循另一个普适的非德拜标度律的软局域模的混合.
2017-03-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical fluctuations close to Jamming versus Vibrational Modes : a pedagogical discussion illustrated on hard spheres simulations, colloidal and granular experiments
研究颗粒和胶体系统的堵塞过渡，导致了大量的理论和数值结果，制定的语言的动力学矩阵的本征谱这些无序系统。然而，直到最近，这些模式已经在胶体和颗粒介质中进行了实验，计算粒子位置的协方差矩阵的本征模。与此同时，关于这些结果的解释，出现了新的概念和方法问题。在本文中，我们首先给出了一个概述的理论框架，这是适当的讨论的相关矩阵的振动特性的本征模和本征值的解释。然后，我们说明了几个方面的统计和数据分析技术，这是必要的，从实验数据中提取可靠的结果。集中在硬球模拟，胶体和颗粒实验的情况下，我们讨论了如何测试存在的亚稳态，抽样的统计独立性，实验分辨率的效果，和谐波假设的方法，突出其承诺和局限性。
2011-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergence of Disordered Hyperuniformity in Confined Fluids and Soft Matter
本文通过大规模分子动力学模拟研究狭缝孔中受限流体的自组装，发现复杂流体几何中可涌现无序超均匀性，并证明可通过控制参数精确调节流体结构，为二维阵列制备和生物单层分析提供新基础。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Internally-stressed and positionally-disordered minimal complexes yield glasslike nonphononic excitations
玻璃，不像它们的晶体对应物，表现出低频非声子激发，其频率$ω$遵循通用的$\mathcal{D}\!\left(ω\right)\!\sim\!ω^4$态密度。玻璃形成的过程中产生的机械挫折交织在一起的位置混乱，在理解玻璃非声子激发的起源提出了根本性的挑战。在这里，我们建议，\emph{minimal complexes} -机械受挫和位置无序的局部结构-体现了产生玻璃状激发所需的最小物理成分。我们研究了机械挫折和位置无序对孤立最小复合物振动光谱的单独影响，并证明了边缘稳定的最小复合物的集合会产生$\mathcal{D}\!\left(ω\right)\!\sim\!ω^4$。此外，玻璃状激发出现嵌入一个单一的最小复杂的完美晶格。因此，最小络合物提供了一个概念框架，从第一原理理解玻璃状激发，以及一个实用的计算方法，将它们引入固体。
2020-10-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci 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
Understanding the Low-Frequency Modes in Disordered Systems at Single-Particle Level
简正波为理解固体的重要性质提供了基本的基础，如热导率、热容和声传播。虽然晶体中的简正模可以用平面波很好地描述，但在无序系统中，由于表征非均匀振动行为的困难，对简正模的理解还远远不够。利用具有长程排斥作用的带电胶体，我们成功地制备了不同的无摩擦无序系统，其简正模可以在单粒子水平上可视化。在这些系统中，我们直接解决了凝聚态物理中长期悬而未决的难题：无序系统中低频模的微观起源。我们首次从实验上阐明了低频模是由相对无序的粒子（或软结构）的集体共振与长波长的横向激发相耦合引起的，从而在单粒子水平上解决了这一难题。在态密度的这些低频模式旁边，我们还观察到由于等静压性而导致的平台，验证了干扰模型的基本预测。此外，我们揭示了低频模式和真实动力学之间的内在联系，这可能导致一个普遍的机制老化，熔化和屈服。
2011-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disordered crystals reveal soft quasilocalized glassy excitations
已知通过使熔体淬火形成的结构玻璃具有低能量准定域（非声子）激发的群体，其频率$ω$遵循作为$ω\!\to\!0$的通用$\sim\!ω^4$分布，与玻璃形成历史、粒子间相互作用势或空间维度无关。在这里，我们表明，非声子激发的普遍四次定律也持有无序晶体具有有限的长程序，这是缺乏在他们的玻璃同行。因此，我们确定，四次定律的普遍性程度超出了从熔体淬火的结构玻璃。我们进一步发现，无序晶体，其无序程度可以连续控制，主机更多的准局域化激发比预期的基础上，其程度的机械无序-量化的剪切模量的相对波动-相比，具有类似程度的机械无序的结构玻璃。最后，我们表明，非线性准定域激发的稳定性约束-以前建立在结构玻璃-也持有无序晶体。我们的研究结果与无序晶体中实验观察到的玻璃状异常有关。更广泛地说，他们构成了一个重要的一步，追查必要的基本成分的出现，普遍的非声子激发在无序固体。
2022-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unified study of viscoelasticity and sound damping in hard and soft amorphous solids
针对硬与软非晶固体，提出由非德拜标度律决定的粘弹性与声衰减统一框架，并通过数值模拟验证。
2024-02-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Phonon transport and vibrational excitations in amorphous solids
关于非晶态固体的热性质的一个长期存在的问题是声子输运的复杂模式。实验和计算机模拟的最新进展表明了从瑞利散射到粘性阻尼的交叉。已经提出了一些理论，但缺乏关键的测试，这些理论的有效性尚不清楚。特别是，交叉频率的精确位置仍然存在争议，更关键的是，甚至瑞利散射本身的有效性也受到严重质疑。目前的工作解决了这些问题，通过使用基本的振动本征模式的信息。振动本征模最近澄清了一个广泛的频率制度：声子模式和软局域模式的混合物在连续极限和无序和扩展模式的玻色子峰制度。在这里，我们证明了瑞利散射发生在连续极限中，粘性阻尼发生在玻色子峰值区域中，因此这些行为与相应频率区域中的底层本征模有关。我们的结果明确地确定了交叉频率。此外，我们建立了声子输运的特征标度律，这是一致的平均场论的预测在较高的频率，但不一致的低频，瑞利散射制度。因此，我们的研究结果揭示了当前理论有待解决的关键问题。
2018-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrational density of states of amorphous solids with long-ranged power-law correlated disorder in elasticity
为了确定无序固体的振动态密度$D(ω)$，推导了基于弹性常数（或等效内应力）的幂律空间相关性的振动激发理论。结果提供了第一个预测的玻色子峰在非晶材料的内部应力（或弹性常数）的空间相关性的幂律形式，通常是在实验系统中的情况下，导致对数增强（瑞利）声子衰减。预测在3D中玻色子峰周围的频率的减少的过量DOS的图中发生$\sim -ω^{2}\lnω$形式的对数校正。此外，该理论提供了在低频区域中的状态密度的标度律，包括3D中的$\simω^{4}$制度，并提供了关于玻色子峰值强度如何取决于弹性常数或内应力波动的幂律衰减的强度的信息。解析表达式也来自纵向激励，其中包括对数校正因子的动态结构因子，并提出了支持理论中使用的假设的数值计算。
2020-11-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological and morphological signatures of disorder in a self-assembled, soft matter sponge network
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
研究通过扫描电镜分析有序双gyroid网络与无序海绵网络的多尺度形态特征，发现无序网络中次要成分节点的键度主要为三价，局部堆积几何差异源于拓扑差异，揭示了无序网络作为有序网络的可能动力学前驱体。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mode-selective vibrational control of charge transport in $π$-conjugated molecular materials
有机材料的柔软特性导致了分子核动力学和电子动力学之间的强耦合。这种耦合开辟了通过诱导分子振动运动来控制有机电子器件中的电荷传输的途径。然而，尽管令人鼓舞的理论预测，这种控制的实验实现仍然难以捉摸。在这里，我们实验证明，在一个模型的有机光电子器件的光电导可以控制的分子振动的选择性激发。利用超快红外激光源在并五苯/C60光敏电阻中产生振动运动的相干叠加，我们观察到在1500-1700 cm $^{-1}$区域中的某些模式的激发导致光电流增强。受激振动主要影响被捕获的载流子。这种效应取决于振动的性质，其模式特异性可以很好地描述为分子间电子耦合的振动调制。因此，振动控制为研究（生物）分子材料中的电子-声子耦合和电荷动力学提供了一种新的工具。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
