Finite-size effects on sound damping in stable computer glasses
Corrado Rainone, Avraham Moriel, Geert Kapteijns, Eran Bouchbinder, Edan Lerner
在这篇简短的文章中，我们评论了arXiv：1812.08736v1中提出的最新结果。
In this brief note we comment on the recent results presented in arXiv:1812.08736v1
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Sound attenuation in stable glasses
要理解非晶态固体和晶态固体的普遍低温性质之间的差异，需要解释非晶态固体中长波长声子的较强阻尼。一个长期的声音衰减的情况下，从实验，理论和模拟的组合，导致声音衰减的四次标度与波矢量，这是通常归因于瑞利散射的声音。现代计算机模拟对这幅图的有效性给出了相互矛盾的结论。我们模拟具有前所未有的广泛稳定性的玻璃，以在一系列实验相关的制备方案中对模型玻璃成形剂中的声音阻尼进行第一次微观分析。我们提出了一个令人信服的证据，四次标度恢复小波矢玻璃的稳定性无关。随着稳定性的增加，四次标度开始的波矢量增加了大约三倍，声音衰减减少了一个数量级以上。我们的研究结果揭示了玻璃稳定性和声阻尼之间的密切联系。
Sound attenuation in finite-temperature stable glasses
非晶态固体的热导率的温度依赖性与其晶态对应物的热导率的温度依赖性明显不同，但表现出普遍的行为。声音衰减被认为与这种普遍行为有关。最近的计算机模拟表明，在谐波近似声衰减$Γ$服从四次，瑞利散射标度小波矢量$k$和二次标度波矢量以上的Ioffe-Regel限制。然而，模拟和实验并没有提供一个清晰的画面，在有限的温度下，非谐波效应变得相关的预期。在这里，我们研究在有限的温度下的各种稳定性的模型玻璃，从不稳定的玻璃，表现出快速老化的玻璃，其稳定性等于那些在实验室实验中创建的声音衰减。我们发现了几个定标律取决于玻璃的温度和稳定性。首先，我们发现大波矢二次标度在所有温度下都是不变的。其次，我们发现，在小的波矢$Γ\sim k^{1.5}$的老化玻璃，但$Γ\sim k^2$时，玻璃不老化的时间尺度上的计算。对于我们最稳定的玻璃，我们发现，$Γ\sim k^2$在小波矢，然后交叉到瑞利散射标度$Γ\sim k^4$，其次是另一个交叉到二次标度在大波矢。我们对这种二次行为的计算观察调和了模拟、理论和实验，并将促进对玻璃热导率温度依赖性的理解。
Sound Attenuation in Glasses
本文综述了玻璃中声音阻尼的研究，聚焦缺陷与异质弹性的作用，并扩展了异质弹性理论至三维玻璃，提出从缺陷和无缺陷两个方向理解其机制。
Density of States below the First Sound Mode in 3D Glasses
玻璃普遍具有超出德拜预测的低频过量振动模式，这可能有助于合理化，例如，与结晶固体相比，玻璃的热性能具有不寻常的温度依赖性。这些低频过剩模$D(ω)$的态密度如何取决于频率$ω$已经争论了几十年。最近的3D眼镜模拟研究表明，$D(ω)$与$ω^4$在低于第一声音模式的低频范围内普遍缩放。然而，没有任何模拟研究探索尽可能低的频率，以直接测试这个四次定律是否可以一直工作到极低的频率。在这里，我们在宽频率范围内计算了3D眼镜中低于第一声音模式的$D(ω)$。我们发现$D(ω)$尺度与$ω^β$与$β<4.0$在非常低的频率检查，而$ω^4$法律只适用于有限的中频制度，在某些眼镜。此外，我们进一步的分析表明，我们的观察不依赖于玻璃模型或玻璃稳定性检查。在当前的3D眼镜模拟研究中，第一声模以下的$D(ω)$的$ω^4$定律占主导地位，因此，我们在非常低的频率下直接观察四次定律的崩溃留下了一个开放但重要的问题，可能会吸引更多的未来数值和理论研究。
Sound absorption in glasses
本文介绍了声波在玻璃中的吸收，从最低温度的玻璃化转变，在三个兼容的唯象模型的描述。共振隧穿、弛豫隧穿到隧穿平台的上升以及到经典弛豫的交叉是玻璃的普遍特征，并且由隧穿模型及其扩展到包括软振动和低势垒弛豫的软势模型很好地描述。其在更高温度下对非通用特征的进一步扩展是非常灵活的Gilroy-Phillips模型，该模型允许根据经典弛豫域中声波吸收的频率和温度依赖性来确定特定玻璃的能量景观的势垒密度。为了在高温下适当地应用它，需要它的剪切柔量方面的配方。当接近玻璃化转变时，普遍性再次出现，势垒密度呈指数上升，反映了在玻璃化温度下粘性流动的冻结快速Kohlrausch t^β-尾部（在时间t上，β接近1/2）。该计划的有效性检查几个玻璃和聚合物的文献数据，没有二次弛豫峰。冻结Kohlrausch尾部的机械松弛没有显示出强烈的温度依赖性的势垒密度与氢键的分子玻璃的介电数据中观察到的迹象。相反，机械弛豫数据表明，任何玻璃的冻结温度无关的势垒密度可描述的能量景观。
A unified picture of phonon anomalies in crystals and glasses
针对晶体范霍夫奇点与玻璃玻色峰这两类声子异常，研究提出共振阻尼模型，通过声子阻尼与振动软化的耦合统一解释两类现象，拓展了声子传播-阻尼竞争理论并关联微观机制。
On the ratio between longitudinal and transverse Ioffe-Regel frequencies in glasses
本研究通过2D和3D模型玻璃揭示纵向与横向Ioffe-Regel频率之比受玻璃稳定性强烈控制，稳定玻璃中纵向声衰减不可忽略，挑战了传统假设。
Sound damping in ferrofluids: Magnetically enhanced compressional viscosity
声波的阻尼磁化的铁磁流体的研究，并显示出显着高于在非磁化的情况下。这一事实可以解释为场增强的，有效的压缩粘度-类似于无处不在的场增强的剪切粘度，这是已知的剪切下的铁磁流体的许多不寻常的行为的原因。
A Microscopic Field Theory for the Universal Shift of Sound Velocity and Dielectric Constant in Low-Temperature Glasses
在低温玻璃中，声速在低于$10$ K时作为温度的对数函数变化：$[c(T) - c(T_0)]/c(T_0) = \mathcal{C}\ln(T/T_0)$。随着温度从$T=0$ K开始增加，声速不是单调增加的，而是在几开尔文时达到最大值，并在更高的温度下降低。隧道二能级系统（TTLS）模型解释了声速漂移对$\ln T$的依赖性。在TTLS模型中，低温升温区（共振区）和高温降温区（弛豫区）之间的声速漂移对$\ln T$的依赖性斜率比为$\mathcal{C}^{\rm res }:\mathcal{C}^{\rm rel }=1:-\frac{1}{2}$。本文提出了一种通用的耦合块体模型，证明了两个区域之间声速漂移的斜率比是$\mathcal{C}^{\rm res }:\mathcal{C}^{\rm rel }=1:-1$而不是$1:-\frac{1}{2}$，这与大多数测量结果一致。低温玻璃中的介电常数偏移$[ε_r(T)-ε_r(T_0)]/ε_r(T_0)$在低于$10$ K：$[ε(T)-ε(T_0)]/ε(T_0) = \mathcal{C}\ln(T/T_0)$时具有类似的对数温度依赖性。在TTLS模型中，介电常数在共振区和弛豫区之间的偏移斜率比为$\mathcal{C}^{\rm res}:\mathcal{C}^{\rm rel}=-1:\frac{1}{2…
Defects, Sound Damping, and the Boson Peak in Amorphous Solids
本文研究非晶固体中缺陷与声阻尼的关系，推导广义德拜关系，发现其在小频率下一致但玻色峰预测在三维玻璃中偏低，揭示了准局域激发与过剩模式的关联。
Sound damping in frictionless granular materials: The interplay between configurational disorder and inelasticity
研究二维颗粒材料中声音阻尼机制，通过模拟驻波演化和分析速度自相关函数与功率谱，探讨非弹性相互作用对声学特性的影响，发现非弹性作用主导了构型无序引起的声衰减。
Role of structural relaxations and vibrational excitations in the high-frequency dynamics of liquids and glasses
本文基于理想液体-玻璃相变的模式耦合理论，在微观尺度和太赫兹频率范围内对液体和玻璃中的高频集体动力学进行了理论研究。我们专注于最近调查的问题，从非弹性X射线散射和计算机模拟研究的动态结构因素和纵向和横向电流谱：高频声速的异常色散和低频激发的玻色子峰的性质。将讨论声音模式如何干扰系统中存在的其他低电平模式。因此，我们提供了一个系统的异常声速色散的解释-范围从高温液体到玻璃状态的内部深处-从结构弛豫过程和振动激发的贡献，称为振动振荡峰（AOP）。观察负色散的可能性-波数增加时的声速的{ \em减少}-被认为是由振动动力学的贡献占主导地位时的声速色散。我们还表明，低频激发，观察到的玻璃态的纵向和横向电流谱在相同的共振频率，是AOP的表现。由于横向电流谱中AOP的存在，预测了横向声速也表现出反常色散。这些结果的理论证明了一个模型的Lennard-Jones系统。
Impact of elastic heterogeneity on the propagation of vibrations at finite temperatures in glasses
声波如何在无序固体中传播的某些方面仍然不清楚。最近的研究表明，无序固体的一个特征似乎会影响中尺度的振动激发，即局部弹性不均匀性。声波的传播已被证明是强烈的影响，不均匀的材料的机械特性，添加到标准的非谐耦合，在有限的温度下，达到极其复杂的传输性能。在这里，我们解决这些问题的情况下，一个简单的原子玻璃形成，分子动力学计算机模拟。特别是，我们专注于横向分量的振动激励的动态结构因素，并在扩展的频率范围内的声音色散和衰减的温度依赖性的特征。我们提供了一个完整的图片如何弹性异质性确定运输的振动激发，也基于直接比较的数值数据与预测的非均匀弹性理论。
Low-frequency excess vibrational modes in two-dimensional glasses
玻璃具有比德拜理论预测的更多的低频振动模式。这些过剩模式对于理解玻璃的低温热和机械性质是至关重要的，这些性质不同于结晶固体。最近的模拟研究表明，过剩模式的密度与它们的频率$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$。
Quasi-localized vibrational modes, Boson peak and sound attenuation in model mass-spring networks
本研究提出一种构建无序质量-弹簧网络的算法，通过调控局部弹性涨落模拟玻璃的弹性特性，复现了其振动特征与稳定度的关联，为研究玻璃振动异常提供新方法。
Theory of sound attenuation in amorphous solids from nonaffine motions
基于非晶态固体粘弹性的非仿射响应形式，给出了非晶态固体中声学声子阻尼的理论推导。分析理论考虑到非仿射位移在横波，并能够预测无处不在的低能量扩散阻尼$\sim k^{2}$，以及一个新的贡献瑞利阻尼$\sim k^{4}$在较高的波矢和实验观察到的两个制度之间的交叉。扩散项的系数与颗粒运动中的微观粘性（Langevin型）阻尼（由非谐性引起）和静态剪切模量的非仿射修正成正比，而瑞利阻尼出现在低非谐性的极限中，与以前的观测和宏观模型一致。重要的是，$k^4$瑞利贡献这里推导出不产生谐波无序或弹性异质性效应，它是最近提出的分子模拟的主要机制，在非晶态固体声衰减。
Theory of Shear Modulus in Glasses
在Kubo的理论方案中，我们建立了一个从边界壁剪切变形作用于薄膜几何形状的线性响应理论。我们的方法适用于任何固体和流体。对于眼镜，我们假设在固定的固有状态附近的准平衡。然后，我们得到的任何变量，包括应力和颗粒位移的线性响应表达式，即使玻璃内部是弹性不均匀的。特别地，剪切模量可以用内部应力和来自壁的力之间的相关性来表示。它也可以用粒子间的相关性来表示，正如以前的文献所示。我们的应力松弛函数包括边界壁的影响，并可用于非均匀流动响应。我们表明存在的长期的，长期的相关性之间的波动的力量从墙壁和位移的所有粒子在细胞。我们证实了这些理论结果在一个二维模型玻璃数值。作为应用，我们使用这些时间关联函数描述了边界壁运动后横向声音的传播。我们还发现，当振荡剪切的频率接近第一横向声音模式的频率时，共振声音放大。
Unified study of viscoelasticity and sound damping in hard and soft amorphous solids
针对硬与软非晶固体，提出由非德拜标度律决定的粘弹性与声衰减统一框架，并通过数值模拟验证。
Microscopic analysis of sound attenuation in low-temperature amorphous solids reveals quantitative importance of non-affine effects
低温非晶态固体中的声衰减源于其无序结构。然而，其具体机制仍在讨论中。在这里，我们直接从微观运动方程开始分析声音衰减。我们推导出零温声阻尼系数的精确表达式。我们验证，从我们的表达式计算出的声音阻尼系数同意非常好的独立模拟的声音衰减的结果。小波矢分析表明，声衰减主要取决于非仿射位移对声波传播系数的贡献，该贡献来自于声波的频率层。我们的表达式只涉及与固体静态构形有关的量.该方法不需要直接模拟声衰减，可用于低温声阻尼系数的计算。
The Sound of Sonoluminescence
考虑水中气泡在单泡声致发光（SBSL）条件下的亚音速气液界面运动，非微扰地计算其发射声场。声发射是主要的阻尼机制，我们也实现了非微扰声阻尼的Rayleigh-Plesset方程的界面运动。我们数值计算气泡破裂过程中发出的声脉冲，并比较非微扰和微扰的结果，表明通常的微扰描述导致高估的最大表面速度和最大声压。完整SBSL循环的半径与时间关系看似不受影响。
Statistical mechanics of local force dipole responses in computer glasses
软准定域模（QLM）普遍存在于熔融淬火的结构玻璃中，并且被认为与许多玻璃异常有关，例如它们的热导率和比热的低温标度以及在中频的声衰减。在计算机眼镜中，QLM可以在一组狭窄的情况下呈现谐波振动模式的形式，然而，直接访问它们在频率上的完整分布受到QLM与其他低频模式（例如，~声子）。以前的研究，以克服这个问题已经表明，玻璃的本地力偶极子的响应作为一个很好的代理其QLM;因此，我们在这里研究的本地力偶极子在计算机眼镜的响应的物理机械性能，在很大范围内的玻璃稳定性和在各种空间维度，与揭示尚未访问的QLM的频率的完整分布的属性的目标。我们发现，相对于QLM的频率$ω$（因此，也是他们的刚度$κ\!=\!ω^2$）的空间维度独立的普遍分布，与本地力偶极子的响应相关的刚度的分布特征（弱）依赖于空间维度。我们合理化这种依赖性，通过引入一个晶格模型，结合了现实空间的配置文件的QLM-与尺寸相关的远程弹性场-和普遍的统计特性，他们的频率。最后，我们讨论了我们的研究结果和玻璃化转变问题的基本方面之间可能的联系，并在超稳定玻璃的塑性活动的有限尺寸效应。
Scaling regimes and fluctuations of observables in computer glasses approaching the unjamming transition
本文研究无序固体接近unjamming转变时接触数和剪切模量的样本间涨落，揭示无序量化量随系统尺寸和距转变距离呈现三个标度区间与两个交叉，并关联实验可测的声衰减和振动态密度。
Effects of coordination and pressure on sound attenuation, boson peak and elasticity in amorphous solids
连通性和外加应力强烈影响固体的弹性。在各种非晶态固体中，机械稳定性可通过降低连通性或通过增加压力而丧失。我们提出了一个有效的介质弹性理论，扩展了以前的方法，通过将压缩的效果，振幅$e$，允许一个描述的声音传播，运输，玻色子峰值，和弹性模量附近的弹性不稳定性发生在压缩$e_c$的定量特征。该理论解开了几个频率特征的振动光谱：开始频率$ω_0\sim \sqrt{e_c-e}$的强散射模式出现在振动光谱，压力无关的频率$ω_*$的状态密度显示平台，玻色子峰值频率$ω_{BP}$，和约菲Regel频率$ω_{IR}$的散射长度和波长变得相等。我们预测，在$ω_0$，声音衰减从$ω^4$过渡到$ω^2$行为。我们预测，频率依赖的长度尺度$l_s(ω)$和声速$ν(ω)$特征振动模式，并可以从散射数据中提取。一个关键的结果是预测一个平坦的扩散率以上$ω_0$，与以前无法解释的意见。我们发现，剪切模量并没有消失在弹性不稳定，但下降了2倍。我们检查我们的预测在软粒子包装和研究共价网络和二氧化硅的情况下。总的来说，我们的方法统一的声音衰减，运输和长度尺度进入弹性在一个单一的框架中，无序不是控制玻色子峰的主要参数，与观察一致。这个框架导致了一个相图，其中可以放置各种玻璃，将微观结构与振动特性联系起来。
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