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
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
Strain field of soft modes in glasses
分析了数值模拟得到的原子间排斥势为1/r^10的二元玻璃中低频振动模中心周围的应变场。在由5 ~ 20个原子组成的不稳定内核之外，我们可以看到内核中类似于弦运动的运动与中心三个振荡弹性偶极子的应变场的混合。额外的外部弦运动的贡献更多的稳定的核心比应变场，但应变场占主导地位，在长距离，与最近的数值结果。外部弦运动的小回复力使其平均频率接近玻色子峰值。在该二元玻璃中，软模的平均产生能量约为凝固温度下的热能的2.5倍。缩放的软势参数的数值模式的金属玻璃，人们发现定量协议与测量的声音吸收隧道状态在低温下，并在玻色子峰的过剩模式。
2021-02-06 cond-mat.dis-nn
The Origin of the Boson Peak and the Thermal Conductivity Plateau in Low Temperature Glasses
我们认为，内在的玻璃自由度在非晶态固体引起的热导率平台和"玻色子峰“的热容在适当的低温直接连接到这些议案引起的两个级别，如在更低的温度下看到的激发。这些自由度可以被认为是强烈的非谐过渡的玻璃能量景观的局部极小值之间的伴随着波纹状的域壁运动的玻璃马赛克结构预测发生在$T_g$的随机一阶跃迁理论。马赛克的振动的能谱取决于玻璃化转变温度、德拜频率和分子长度尺度。由此产生的光谱再现了实验低温玻色子峰。热导率平台的"非普适性“取决于$k_B T_g/\hbar ω_D$，并源于与声子的可计算相互作用。
2002-06-11 cond-mat.dis-nn
Internal Stresses as Origin of the Anomalous Low-Temperature Specific Heat in Glasses
本研究应用玻璃非声子振动态密度理论，通过简谐描述揭示局部冻结应力与声波杂化产生的过剩态密度是玻璃低温比热反常的成因，结果匹配实验观测，并与非简谐相关理论做了对比。
2025-09-05 cond-mat.dis-nn
Thermal conductivity in one-dimensional nonlinear disordered lattices: Two kinds of scattering effects of hard-type and soft-type anharmonicities
非晶态固体在理论上可以用非谐无序晶格来模拟。然而，目前对非简谐无序晶格热导率的理论研究大多集中在硬型（HT）非简谐势上。在这里，我们研究的热导率$κ$的一维（1D）无序晶格的硬和软型（ST）的非谐在位势。通过直接分子动力学模拟和理论计算发现，HT模型中$κ$的非谐性依赖是非单调的，而ST模型中则是单调增加的.这为提高无序系统的热导率提供了一种新的途径。HT模型的$κ$与准谐波Green-Kubo（QHGK）方法的预测在很大范围内是一致的，而对于ST模型，随着非谐性变软，数值结果似乎与理论预测有很大偏差. ST模型的这一新的和独特的特征可能源于这样一个事实，即只存在离域效应，而不同于HT模型中的离域效应和本地化效应。
2023-03-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Anomalously Soft Droplets and Aging in Short-ranged Spin Glasses
我们扩展了自旋玻璃等温老化的标准液滴标度理论，假设扩展的缺陷一样大的液滴的有效刚度常数是非常小的。一个新的动力学序参量和相关的动力学磁化率出现。波动耗散定理的突破发生在动力学序参量远低于平衡爱德华-安德森序参量，在时间平移不变性被强烈打破。在4维EA Ising自旋玻璃模型中对这种情况进行了数值研究。
2002-03-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Avalanches and hysteresis in frustrated superconductors and XY-spin-glasses
我们研究雪崩沿长程相互作用的自旋玻璃与连续XY对称性的磁滞回线-这是一个玩具模型的颗粒超导体与长程和沮丧的约瑟夫森耦合。我们确定突然跳跃的$T=0$配置的XY相，作为一个外部字段的增加。它们是由逆磁化率矩阵的最软模式变得不稳定而引发的，这会引起相位更新（或自旋对齐）的雪崩。我们分析了这些事件的统计数据，并研究了非线性雪崩和启动它们的软模式之间的相关性。我们发现，雪崩遵循的方向的逆磁化率矩阵的最软的模式的一小部分，类似于被发现在堵塞的系统中的雪崩。与以前研究的类似伊辛自旋玻璃（谢灵顿-柯克帕特里克）相比，我们发现雪崩不是以无标度幂律分布的，而是具有与系统尺寸成比例的典型尺寸。我们还观察到，海森的自旋玻璃最小值是不是标准的随机矩阵合奏的最低特征向量具有分形支持的一部分。
2015-02-24 cond-mat.dis-nn
Soft Modes, Localization and Two-Level Systems in Spin Glasses
本文研究了随机场中的三维海森堡自旋玻璃在无限温度下瞬时冷却后的固有结构的性质。对于不太大的场，态密度$g(ω)$发展出局域软{ \em塑性}模，并以$ω^4$的形式达到零（对于大的场，出现能隙）。当我们扰动系统，沿着最软的模式增加一个力，达到非常相似的能量极小值，由小障碍，这似乎是经典的两能级系统的良好候选人。
2015-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Structures of local rearrangements in soft colloidal glasses
我们的图像局部结构重排在软胶体玻璃下的小周期性扰动引起的热循环。局部结构熵$S_{2}$与胶体玻璃中观察到的重排正相关。玻璃中重排簇的高$S_{2}$值表明玻璃中的脆性区域在结构上相关性较低，类似于结晶固体中的结构缺陷。缓慢演化的高$S_{2}$斑点能够在弛豫发生之前很久预测局部重排，而波动产生的高$S_{2}$斑点与重排事件之前的局部变形最佳相关。还发现局部自由体积与极端值处的颗粒重排相关，尽管识别弛豫位点的能力显著低于$S_{2}$。我们的实验提供了一个有效的结构标识符的脆弱区域的玻璃，并强调了重要的作用，结构相关性的物理玻璃。
2016-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Brittle to ductile transitions in glasses: Roles of soft defects and loading geometry
了解玻璃的断裂韧性对科学和技术是至关重要的。我们在这里研究它使用广泛的原子模拟，其中的相互作用势，玻璃化转变冷却速率和加载几何形状系统地变化，模仿广泛的实验可访问的属性。通过$A_{\rm g}$对玻璃的非平衡机械无序进行量化，$A_{\rm g}$是非声子激发的普遍谱的无量纲前因子，其测量影响塑性变形的软玻璃缺陷的丰度。我们表明，虽然脆韧性转变可能会引起减少冷却速率，导致减少$A_{\rm g}$，ISO- $\!A_{\rm g}$玻璃是脆性或韧性取决于泊松收缩的程度下无约束的单轴拉伸。使用约束张力消除泊松收缩揭示了iso- $\!A_{\rm g}$玻璃具有相似的韧性，并且在这些条件下改变$A_{\rm g}$导致显著的韧性变化。我们的研究结果突出了软缺陷和加载几何形状（影响缺陷的激活）在玻璃韧性中所起的作用。
2021-03-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural Phases in Non-Additive Soft-Disk Mixtures: Glasses, Substitutional Order, and Random Tilings
不同物种之间的相互作用长度在一个二元混合物的软盘上的加和性条件的松弛打开了丰富的各种结构，在晶体和非晶状态与相关的各种各样的松弛动力学。我们报告的MD模拟研究的二进制软盘与负偏差的可加性，包括积累的证据，在亚稳液体结晶和发生的液体随机平铺过渡之前的晶体状结构。
2011-09-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Irreversible swap algorithms for soft sphere glasses
该研究将硬球不可逆交换算法扩展到软排斥势，提出基于标准Metropolis概率的新不可逆交换算法，提升低温下软球玻璃弛豫效率，生成无准局域激发的稳定本征结构。
2025-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
"Soft" Anharmonic Vortex Glass in Ferromagnetic Superconductors
超导体中的铁磁有序可以诱导出{ \em自发}涡旋（SV）态.对于外场${\bf H}=0$，旋转对称保证了SV固体的倾斜模量为零，导致与传统的外场诱导的涡旋固体的行为完全不同的行为。我们发现，淬火无序和非谐效应导致弹性模量是波矢依赖于任意长的长度尺度，和非胡克弹性。后者意味着对于弱外场$H$，磁感应强度{ \em普遍}与$B(H)\sim B(0)+ c H^α$和$α\approx 0.72$相似。对于弱无序，我们预测SV固体是一个拓扑有序的涡旋玻璃，在“柱状弹性玻璃”的普适类。
2001-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liu-Nagel phase diagrams in infinite dimension
我们研究了在无限维极限下作为热结构玻璃模型的谐波软球。我们表明，冷却，压缩和剪切玻璃导致加德纳转变，因此，到一个边缘稳定的非晶态固体硬球系统。我们的研究结果的一般结果是，玻璃的稳定性降低有利于加德纳转变的外观。因此，在标准玻璃上使用强扰动，例如剪切和压缩，或者在弱稳定玻璃上使用弱扰动，例如在接近干扰点制备的玻璃，是诱导加德纳转变的一般方法。我们讨论的形式主义，可以研究一般的扰动，包括应变变形是重要的研究软玻璃流变学的平均场水平。
2018-01-14 cond-mat.dis-nn
Quasilocalized Vibrational Modes as Efficient Heat Carriers in Glasses
虽然软准定域振动模式是众所周知的填充低频谱的玻璃态固体，其贡献的热性能仍然没有完全阐明。我们的数值计算表明，尽管它们的空间局部化的性质，这些模式是有效的热载体的离域的，可以在低温制度，特别是对于T < 0.05 Tg的玻璃化转变温度的总热导率的贡献不可忽略。我们进一步证明了低频准定域模和其他模之间的相互相干性解释了这种高的热交换性能。我们的研究结果最终提供了一个透视玻璃固体中的低频准定域模式的热输运行为。
2022-06-11 cond-mat.dis-nn
Low energy excitations of vector spin glasses
本研究针对矢量自旋玻璃的低能激发问题，对三类自旋玻璃模型开展解析与数值研究，明确了不同模型的态密度特征与自旋玻璃转变的退局域化性质，深化了对零温临界点的认知。
2023-06-15 cond-mat.dis-nn
Extended droplet theory for aging in short-ranged spin glasses and a numerical examination
本文用蒙特卡罗模拟详细分析了一个四维Edwards-Anderson模型的等温时效过程。我们分析的数据在最近提出的液滴理论的扩展版本（cond-mat/0202110），这是基于原来的液滴理论加上在畴壁的存在下的异常软液滴的attractures的视图。我们发现，标度律，包括一些基本的预测，原来的液滴理论很好地解释了我们的结果。我们的模拟结果强烈地表明，时间平移不变性的破坏和波动耗散定理的分离与我们的方案一致。
2002-03-22 cond-mat.dis-nn
The crossover from propagating to strongly scattered acoustic modes of glasses observed in densified silica
本文介绍了致密二氧化硅的低频激发光谱结果，并与玻璃的特征热性质有关。纵向声学分支的末端由布里渊线宽随散射矢量的快速增加来标记。这种快速增长在交叉频率Omega_co处饱和，该交叉频率几乎与玻色子峰的中心重合。后者显然是由于额外的类似光学的激发有关的近刚性SiO_4的振动所表明的超拉曼散射。强散射的开始是否最好地描述为声学模式与这些振动的杂交，通过它们对局部激发的弹性散射（瑞利散射），或通过软势仍有待解决。
2003-02-03 cond-mat.dis-nn
Supercooled Liquids and Glasses
在这些讲座中，这是在“软和脆弱的物质，非平衡动力学，亚稳态和流动”圣安德鲁斯大学，1999年7月8日至7月22日，我给一个介绍的物理过冷液体和玻璃，并讨论一些计算机模拟做调查这些系统。
1999-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
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
Heterogeneous Dynamics, Marginal Stability and Soft Modes in Hard Sphere Glasses
在最近的一份出版物中，我们建立了硬球系统的自由能和弹性网络的能量之间的类比[1]。这一结果使人们能够研究硬球的自由能景观，特别是定义正常模式。在这封信中，我们使用这些工具来分析激活的过渡之间的meta-tubins，无论是在老化制度的玻璃相深处和附近的玻璃化转变。我们观察到的数值结构松弛主要发生在沿着一个非常小的数量几乎不稳定的扩展模式。这个数字衰减为密集的包装和显着降低，因为该系统经历的玻璃化转变。这一观察结果支持结构弛豫和边缘模式具有共同的性质。特别地，理论结果[2，3]表明这些模式至少在某个长度尺度$l^*\sim (ϕ_c-ϕ)^{-1/2}$上延伸，其中$ϕ_c$对应于最大填充分数，即干扰转变。这一预测与最近在干扰阈值附近对剪切系统的数值观察结果一致[4]，其中发现了类似的指数，并且与通常观察到的在玻璃化转变附近具有压缩的重排区域的增长一致。
2007-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Marginal States in Mean Field Glasses
我们研究平均场系统的自由能景观占主导地位的边缘稳定状态。我们回顾和发展各种技术来描述这种状态，阐明它们的物理意义和它们之间的相互关系。特别是，我们给出了两组复本对称性破缺计划的物理解释，并确认它通过建立与腔方法和计数的解决方案的Thouless-Anderson-Palmer方程。我们展示了如何将这些方法都包含在自由能景观中的软模式的存在下，并解释软模式和局部磁化之间的相关性发生的序参量函数。一般形式主义被应用到谢灵顿-柯克帕特里克模型的原型情况下，我们重新审视边缘态的物理性质下的一个新的视角。
2006-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Microstructural and rheological training and memory of nanocolloidal soft glasses under cyclic shear
本研究利用XPCS和原位流变学揭示纳米胶体软玻璃在循环剪切下微观结构训练形成记忆，表现为位移和耗散非单调响应，在训练幅度处最小。
2024-08-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unifying interatomic potential, g(r), elasticity, viscosity, and fragility of metallic glasses: analytical model, simulations, and experiments
提出了一个分析框架来描述金属玻璃的弹性，粘性和脆性与它们的原子级结构和有效的原子间相互作用。自下而上的方法首先基于径向分布函数g（r）的玻尔兹曼反演和通过简单的幂律近似拟合$g(r)$的短程部分来形成有效的Ashcroft-Born-Mayer原子间势。幂指数$λ$表示全局排斥陡度参数。导出了原子连接性与堆积分数$Z \sim ϕ^{1+λ}$之间的标度关系。这种关系，然后实现在晶格动力学模型的高频剪切模量的有效相互作用的吸引力的非谐部分被考虑到通过热膨胀系数映射到一个$T$的依赖的$ϕ$-依赖。然后在玻璃化转变的协同剪切模型内使用以这种方式计算的作为温度的函数的剪切模量，以产生在整个Angell图上作为$T$的双指数函数的过冷熔体的粘度。该模型，它只有一个可调参数（高频笼变形的特征原子体积）进行测试，对新的实验数据的ZrCu合金，并提供了一个很好的单参数描述的粘度下降到玻璃化转变温度。
2016-08-12 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
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
Delayed solidification of soft glasses: New experiments, and a theoretical challenge
当受到大振幅振荡剪切应力时，Laponite水悬浮液在长延迟时间tc后显示出突然的固化转变。我们测量的应力幅值，频率，并对年龄依赖的初始损耗模量的TC的依赖性。乍一看，我们的观察出现定量一致的一个简单的软玻璃流变（SGR）型模型，在该模型中，介观元素的障碍交叉是纯粹的应变诱导。对于给定的应变幅γ0，每个单元可以根据其局部屈服应变是否超过γ0而被分类为流体或固体。每个循环，屈服单元的势垒高度E根据固定的先验分布ρ（E）重新分配：这固定了流体单元变成固体的每个循环概率R（γ0）。当固体元素的分数增加时，γ0下降（在恒定的应力幅下），因此R（γ0）增加。这种正反馈解释了长时间延迟后突然固化的原因。因此，该模型似乎直接将宏观流变学与介观势垒高度统计联系起来：在其概念范围内，我们的数据指向ρ（E）的幂律，而不是SGR中通常假设的指数形式。然而，尽管这一明显的成功，更仔细的研究表明，该模型的假设不能与我们的实验中出现的极大的应变振幅。因此，锂皂石延迟固化的定量解释仍然是一个开放的理论挑战。
2012-04-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Direct link between boson-peak modes and dielectric $α$-relaxation in glasses
我们计算的介电响应的玻璃开始从微观系统浴哈密顿的Zwanzig-Caldeira-Leggett型，并使用从动力学理论的记忆功能在所得的广义Langevin方程中的一个anasterian。由此产生的框架需要的振动态密度（DOS）的知识作为输入，我们从数值评估的边缘稳定的谐波无序晶格，具有较强的玻色子峰（超过德拜$\simω_{p}^{2}$法的软模式过剩）。基于此计算的介电函数与实验数据相比，甘油在$T\lesssim T_{g}$的范例情况下。良好的协议被发现的反应（实部）的响应和$α$ -松弛峰的虚部，与早期的理论方法，特别是在反应模量的显着改善。在$α$峰的低频侧，拟合支持在消失的本征频率处存在$\sim ω_{p}^{4}$模式，如最近在[Phys.Rev.Lett. 117，035501（2016）]。我们的框架恢复了$α$ -翼不对称性和拉伸指数行为，这表明这些特征在很大程度上是由DOS中的软玻色子峰模引起的。
2017-02-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
