On the Relation Between the Boson Peak and the Vibrational Phases in Glasses
Aalborg University（奥尔堡大学）
本文研究玻璃中玻色峰与振动相位的关系，发现玻色峰伴随振动从局域化到扩展非波状的转变，并与相位相干性和空间周期性最大值一致，为玻色峰的微观起源提供了新见解。
2026-10-01 cond-mat.dis-nn
Vibrational spectra in glasses
在欧氏随机矩阵理论的框架内解释非晶系统的X射线和中子散射实验的结果。这允许考虑到无序的拓扑性质，这是强烈影响这些系统的振动光谱的关键因素。我们提出了一个remation计划的微扰膨胀的粒子密度的倒数，允许一个准确的分析计算的动态结构因子的范围内遇到的密度在真实系统。
2001-04-23 cond-mat.dis-nn
Spatial heterogeneities in structural temperature cause Kovacs expansion gap paradox in aging of glasses
自Kovacs开创性的工作以来，玻璃在温度突然变化后的体积和焓弛豫已经被广泛研究。人们观察到冷却与加热时的不对称平衡方法，以及更违反直觉的膨胀间隙悖论，即加热时甚至接近平衡的有效弛豫时间依赖于初始温度。在这里，我们表明，一个可压缩粒子晶格模型可以捕捉到的不对称性和膨胀间隙。我们定量表征的粒子配置的能量状态使用的虚构的温度称为结构温度，其中，在加热的情况下，显示出很强的空间异质性的物理实现。该系统松弛的成核和膨胀的温暖的移动域已达到最终的温度，对冷却器的不动域保持在初始温度。这些较冷的区域中有一小部分保持接近平衡，从而解释了这个悖论。
2019-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
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
Vibrational instability, two-level systems and Boson peak in glasses
我们发现，相同的物理机制对于两种看似不同的现象是基本的，例如玻璃中两能级系统的形成和低频振动态g（w）/w^2约化密度中的玻色子峰。这种机制是弱相互作用简谐模的振动不稳定性。在低于某个频率w_c << w_0（w_0是德拜频率的量级）时，由非谐性控制的不稳定性产生了一个新的稳定的普适谐振谱，它具有玻色子峰特征和宽势垒高度分布的双阱势。两者都由振子间相互作用的强度I ~ w_c决定。我们的理论以一种自然的方式预言了玻璃中二能级系统的重要无量纲参数C ~ 10^{-4}的一个小值。结果表明，C ~ I^{-3}和C ~ I随相互作用强度I的增大而减小.我们表明，活跃的二能级系统的数量是非常小的，不到一个每千万个振荡器，在一个很好的协议与实验。在本文提出的统一方法中，玻色子峰值频率处的隧穿态密度和振动态密度是相互关联的。
2007-06-05 cond-mat.dis-nn
Relation of vibrational excitations and thermal conductivity to elastic heterogeneities in disordered solids
在晶体中，分子围绕周期性晶格位置热振动。振动运动可以用声子来理解，声子携带热量并控制热量传输。在无序固体中，情况明显不同，其中振动激发不是声子，甚至可以是局域的。最近的数值计算工作建立了弹性不均匀性的概念：无序固体显示不均匀的局部力学响应。显然，弹性性质的非均匀性强烈影响振动和热性质，预计它是异常特征的起源，包括玻色子峰，振动局域化和热导率的温度依赖性。这些都是材料物理学中长期存在的关键问题，我们将在本工作中解决这些问题。我们已经考虑了一个玩具模型，通过引入越来越多的尺寸无序，能够稳定不同的物质状态。通过分子动力学模拟生成的相图包括具有空间均匀弹性模量分布的完美结晶状态、具有增加的模量不均匀性的多个缺陷相以及最终的一系列非晶态。我们已经建立了明确的非均匀局部力学响应，振动状态和热导率之间的相关性。我们提供的证据表明，弹性不均匀性控制振动和热性能，是一个关键的概念，以了解无序固体的异常令人费解的功能。
2016-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Computational simulations of the vibrational properties of glasses
玻璃的振动特性与晶体的声子有明显的不同。例如，过量的低频模式（所谓的玻色子峰），振动局域化和声子的强散射一直是讨论最多的话题，对这些现象的理论理解是具有挑战性的。为了解决这个问题，计算模拟是一个强大的工具，这已经被许多以前的作品。在本章中，我们描述了研究玻璃（和任何固态材料）振动特性的模拟方法。我们首先提出了一种研究振动本征模的方法。由于粒子的振动运动是沿着本征模激发的，因此本征模是描述振动特性的基础。玻璃中的本征模一般都是非声子模，有些甚至是局域的。接下来，我们提出了一种分析声子输运的方法，这对于理解振动性质也是至关重要的。由于声子不是玻璃中的本征模，它们被分解成几种不同的非声子本征模。结果，玻璃中的声子被强烈散射。此外，我们描述了如何分析弹性响应。玻璃的弹性响应相对于晶体也是反常的。最后，我们简要介绍了最近取得的进展，通过大规模的计算模拟。
2021-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Effect of glass stability on the low frequency vibrations of vapor deposited glasses
University of Trento（特伦托大学）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Université libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所）
研究通过实验揭示了玻璃稳定性对低频振动模式的影响，发现低频振动模式不受稳定性影响，而高频振动模式则高度敏感。
2026-02-25 cond-mat.dis-nn
Application of the random matrix theory to the boson peak in glasses
本文用随机矩阵理论研究了非晶态系统的振动态密度$g(ω)$。考虑到系统随机矩阵元素之间的重要关联，得到了振动态密度方程$g(ω)$。对这些方程的分析表明，在低频区，振动态密度具有德拜行为$g(ω) \sim ω^2$。在较高频率区域，存在玻色子峰作为对态密度的额外贡献。得到的方程与数值结果吻合得很好，并使我们能够找到一个确切的形状的玻色子峰。
2019-05-03 cond-mat.dis-nn
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
Structural effect on phonon attenuation in metallic liquids and glasses
在各种金属液体和玻璃中，振动激发的衰减率已被报道从在低波矢处与波矢成二次关系变为在高波矢处与波矢成线性关系。然而，这种行为的起源并不清楚。在这里，通过分子动力学的这种现象的分析提出了原型金属液体，Cu 56 Zr 44和Fe。结果表明，交叉波矢是强相关的结构相干长度表征粗粒度的密度相关性。我们认为，线性相关性是由散射的振动激发的结构活化过程中，具有低的活化能，这是独特的金属系统中观察到的。
2021-10-19 cond-mat.dis-nn
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
Further testing the validity of generalized heterogeneous-elasticity theory for low-frequency excitations in structural glasses
Universität Mainz（美因茨大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Universita’ di Roma “La Sapienza”（罗马第一大学）；Univ. of Oxford（牛津大学）；NOMATEN Centre of Excellence, National Center for Nuclear Research（国家核研究中心卓越中心）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）
研究通过分子动力学模拟验证了非声子振动密度态的非普遍性及缺陷态的存在，揭示低频ω⁴规律依赖于模拟技术。
2026-05-12 cond-mat.dis-nn
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
Low-frequency vibrational spectroscopy of glasses
几十年来，人们在很大程度上已经很好地理解了完美晶体、轻微缺陷晶体或混合晶体中的原子振动。因此，理论描述与实验非常吻合。因此，声子相关的性质，如比热，热导率或声音衰减也很好地解释了这些固体。这还不是玻璃的情况下，缺乏周期性产生了巨大的困难，在理论上的处理，以及在实验或数值模拟。由于所有这些方面的最新发展，在过去几十年中出现了全面的研究，并取得了一些决定性的进展。因此，本章专门讨论玻璃中振动性质的本质，特别强调振动态密度的低频部分，包括声激发，以及用于研究它们的实验技术。
2021-01-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Anharmonicity, vibrational instability and Boson peak in glasses
我们发现，一个{ \em振动不稳定性}的光谱弱相互作用准本地谐波模式创建的最大值的非弹性散射强度的玻璃，玻色子峰。这种不稳定性受非谐性的限制，在低于某个频率$ω_c$（与相互作用的强度成比例）的情况下，导致振动态密度（DOS）的完全重构。新的{ \em谐波模}的DOS与非谐性的实际值无关。它是频率的通用函数，取决于一个参数--玻色子峰值频率，$ω_b$，它是相互作用强度的函数。DOS超过德拜值的部分在低频时为$\proptoω^4$，在$ω_b \ll ω\ll ω_c$区间内为$ω$。我们的结果是在一个很好的协议与最近的实验研究。
2003-01-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Vibrational states and disorder in continuously compressed model glasses
在本文中，我们提出了一个二维非晶材料的振动本征向量的数值研究，以前深入研究的角度来看，机械性能和振动本征频率[7-10]。注意在这里的弹性不均匀性（EH），以及这些固有的异质结构如何影响振动本征向量和它们的平面波分解的这种材料的力学性能之间的连接。不同的静水压力的系统进行了分析，并使用以前的研究结果，更深入地了解玻色子峰的情况。本文还研究了连续致密石英玻璃的振动谱，发现玻色子峰的脉动与横波的脉动具有相同的压力依赖性。
2011-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
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
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$。
2021-07-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Anomalous vibrational properties in the continuum limit of glasses
玻璃的低温热性质与晶体的低温热性质不同。这些热异常表明玻璃的低频振动特性不同于晶体。最近的研究表明，在最简单的眼镜模型中，即，在谐振势系统中，声子模与软局域模在低频（连续）极限共存。然而，更现实的模型的低频振动模式的性质仍有争议。在目前的工作中，我们研究了Lennard-Jones（LJ）系统的大规模分子动力学（MD）模拟，并建立了LJ玻璃的振动性质收敛到声子模式和软局域模式的共存在连续极限的情况下的谐波势系统。重要的是，我们发现，低频振动是相当敏感的数值方案的潜在截断，这通常是在MD模拟中实施，这是为什么矛盾的论点已被报道的原因。我们还讨论了这种敏感性的物理起源，通过线性稳定性分析。
2017-11-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evidence of Microscopic-Scale Modifications in Optical Glasses Supporting Second Harmonic Generation
我们探索，通过非弹性中子散射，玻璃体$SiO_2$的热极化引起的动态相关性的变化程度。测得的振动态密度示出了在某些频率区域中的模式过剩，以及100毫电子伏的峰值变窄。这些研究结果表明，这种改变不能归因于新的定义明确的振动模式的外观，如那些来自本地化的拓扑缺陷，而是产生于增加在材料中的有序性，证明在减少传播的四面体间的角度。
1998-01-28 cond-mat.dis-nn
Heterogeneities in the Glassy State
我们用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones系统在玻璃化转变温度以下的非均匀性。我们识别移动和不移动的粒子，并测量它们的振动振幅分布。对于玻璃化转变附近的温度的振动振幅的分布服从缩放和比较合理的平均场论的非晶态固体状态。为了研究不动和移动粒子之间的相关性，我们确定集群，并分析它们的大小和形状。对于固定数量的不动粒子，我们观察到，随着温度的升高，不动粒子更强烈地聚集在一起，这使得粒子更有效地相互阻挡，因此保持不动。另一方面，对于可移动的颗粒，在低温下的聚集是最明显的，这表明在低温下的移动性只能在合作运动中维持。
2005-07-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relationship between two-level systems and quasi-localized normal modes in glasses
隧道二能级系统（TLS）在低温下主导着玻璃物理学。然而，TLS是极其罕见的，直接观察它们是极其困难的$\it{in \, silico}$。因此，至关重要的是开发简单的结构预测因子，其可以提供用于确定TLS是否存在于给定玻璃区域中的标记。人们推测准定域振动模（QLM）与TLS密切相关，并且可以从QLM中提取有关TLS的信息。在这项工作中，我们解决了这种可能性。特别是，我们调查的程度，线性或非线性振动模式分析可以预测的TLS独立发现的能源景观勘探的位置。我们发现，即使有一个显着的空间QLM和TLS之间的相关性，在一般的TLS是强非线性和他们的全球性不能预测一个简单的正常模式分析。
2020-12-14 cond-mat.dis-nn
Topology of vibrational modes predict plastic events in glasses
本研究通过分析二维玻璃模型振动本征矢量场的拓扑缺陷，发现准静态剪切下塑性事件位置与负电荷拓扑缺陷强相关，建立了玻璃变形前结构与塑性事件的直接联系。
2022-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrational density of states and specific heat in glasses from random matrix theory
玻璃的低温性能与结晶物质存在重要差异。特别是，像德拜模型这样的模型，假设存在一个基本的规则晶格，预测固体的比热在低温下随温度的立方而变化。至少自20世纪70年代以来，一个公认的实验事实是，玻璃的比热在$T$中在$T \sim 1K$处恰好是线性的，并且当用$T^{3}$归一化时呈现出明显的峰，称为玻色子峰。在这里，我们提出了一种新的方法，这表明振动光谱的随机矩阵部分的影响的非晶态固体的振动和热性质。该模型也能够再现，第一次，实验观察到的玻色子峰之间的反比在比热和剪切模量。
2023-01-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vibrational lifetimes and viscoelastic properties of ultrastable glasses
本文通过解析理论与分子模拟研究超稳定玻璃，揭示线性粘弹性耗散与振动模式静态和动态性质的关系，并推导出无参数模量表达式，证明准局域化模式在玻色峰以下中频范围主导粘弹性响应。
2024-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonphononic spectrum of two-dimensional structural glasses
二维结构玻璃的非声子振动谱的低频翼的标度形式和系统尺寸依赖性在最近的文献中一直有争议。在这里，我们提供的数值证据表明，前因子$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
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
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
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
Signature of the Ground-State Topology in the Low-Temperature Dynamics of Spin Glasses
我们用数值方法研究了$\pm J$ Edwards-Anderson自旋玻璃模型的有限温度动力学如何反映基态拓扑结构。在这个系统中，仔细研究的基态配置允许分类自旋分为两组：solidary和nonsolidary自旋。我们发现，这些集定量占在有限的低温下的平均翻转时间分布中发现的动力学不均匀性。结果突出的相关性，考虑到基态拓扑结构的自旋玻璃的有限温度动力学的分析。
2006-04-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Universal fluctuations in the relaxation of structural glasses
在各种各样的材料的玻璃化转变附近，已经观察到了强烈的局部波动-动力学不均匀性。在这里，我们探讨这些波动中可能存在的普遍性。我们比较了从四个不同的玻璃形成系统的数值模拟得到的波动的统计特性：两个聚合物系统和两个粒子系统。我们发现强有力的证据的普遍性，无论是在定性行为的波动和显着的协议的标度函数描述他们。
2008-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mapping dynamical heterogeneity in structural glasses to correlated fluctuations of the time variables
动力学不均匀性-玻璃化转变附近的强烈波动-被认为是解释大部分玻璃化转变现象的关键。一个可能的假设是，它们的起源是从软（戈德斯通）模式与时间reparametrizations下的连续对称性破缺。为了验证这一假设，我们使用四个玻璃形成模型的数值模拟数据来构建粗粒度的观测值，探测动力学的异质性，并将这些观测值的波动分解为两个横向分量与假设的时间波动软模式和纵向分量无关。我们发现，随着温度的降低和时间尺度的增加，时间重新参数化的波动变得越来越占主导地位，其相关体积一起增长的动力学不均匀性的相关体积，而纵向波动的相关体积仍然很小。
2011-10-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Vibrational phenomena in glasses at low temperatures captured by field theory of disordered harmonic oscillators
该研究利用经典场论与 Euclidean Random Matrix 理论，在 T=0 热力学极限下构建无序谐振子自洽模型，以第一性原理解释玻璃的玻色峰、声软化和 Rayleigh 阻尼等低温振动反常。
2023-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
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
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 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
Elastic anomalies in glasses: the string theory understanding in the case of Glycerol and Silica
我们提出了一个实施的分析弦论最近应用到描述的玻璃。这些被建模为连续介质与嵌入的弹性弦不均匀性，随机定位和随机取向，它振荡的直平衡位置与基频取决于它们的长度。长度分布的存在反映了振荡频率的分布，这是玻璃态密度中玻色子峰的原因。以前，它已被证明，这样的描述可以解释弹性异常报告的频率与玻色子峰。本文从广义流体力学出发，确定了由音串干涉产生的相干、色散和衰减的声波的动态关联函数$S(k,ω)$。一旦测量了振动态密度，我们就可以用它来明确地确定给定玻璃固有的弦长度分布。使用这种分布得到的密度-密度关联函数是强约束的，并且能够解释在两种原型玻璃上收集的实验数据：甘油和二氧化硅。所得到的字符串长度分布是兼容的弹性不均匀性的典型尺寸先前报道的二氧化硅和过冷液体，和与字符串动力学的原子运动是一致的，最近确定的软模式在大规模的数值模拟作为非声子模式负责玻色子峰。因此，该理论与玻璃特定动力学的最新进展相一致，并提供了对后者微观起源的简单理解，同时提出了关于弦分布性质的普遍性或材料特异性的新问题。
2020-01-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
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
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
Glassy dynamics near zero temperature
我们数值研究了低温和零温下的有限维自旋玻璃，发现了（i）强时空非均匀性，（ii）自发时间尺度分离和（iii）翻转时间的幂律分布的证据。使用零温度动力学，我们研究阻塞，集群和持久性现象。
2000-12-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
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
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
Transverse acoustic nature of the excess of vibrational states in vitreous silica
我们对介观波矢（Q = 1 ~ 18 nm^-1）下石英玻璃中高能集体动力学的密度依赖性（ρ = 2.2 ~ 4.0 g/cm^3）进行了数值模拟研究。纵向和横向电流谱的密度依赖性提供了证据，证明在这种和许多其他玻璃的态密度中观察到的过剩模式，即玻色子峰，来自准横向声学分支的高Q极限。这一结论是从数值计算结果与实验观察到的玻色子峰随密度增加的能量位移和强度变化的比较中得出的。
2003-03-20 cond-mat.dis-nn
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
Tracking the connection between disorder and energy landscape in glasses using geologically hyperaged amber
化石琥珀提供了研究一种非晶材料的独特机会，这种材料已经探索了超过1.1亿年的自然老化的能量景观。通过应用不同的X射线散射方法退火样品之前和之后的琥珀，以消除其热历史，我们确定了势能景观和玻璃的结构和振动特性之间的联系。我们发现，超老化诱导的太赫兹区域的振动态密度的耗尽，也统治相应的声波的声音色散和衰减特性。重要的是，这是伴随着致密化与结构的影响不同的性质所造成的静水压力。我们的研究结果，合理的波动弹性理论的框架内，揭示了如何接近底部的势能景观（9%的下降虚构的温度$T_f$）的弹性矩阵变得越来越少无序（6%）和更长的范围相关（22%）。
2019-01-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Boson peak in the dynamical structure factor of network- and packing-type glasses
Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）；SANKEN, University of Osaka（大阪大学工业科学研究所）
研究通过分子动力学模拟和有效介质理论，揭示了玻璃中玻色峰的微观起源，将其与振动激发的波数解析结构联系起来。
2026-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Novel elastic instability of amorphous solids in finite spatial dimensions
近年来，人们对非晶态固体中反常振动激发的理解取得了进展。在最低频率区域，振动光谱遵循非德拜四次定律，其持续到零频率而没有任何频率间隙。这种无隙振动态密度（vDOS）表明玻璃处于不稳定的边缘。这种边缘稳定性的特征现在被强调为玻璃理论中的一个关键概念。特别地，基于边际稳定性的弹性理论预测了无间隙vDOS。然而，这个理论产生一个二次定律和\textit{not}四次定律。为了解决这个矛盾，我们提出了一种新的不稳定性，它不同于传统的不稳定性，并提出非晶态固体是边缘稳定的，考虑到这种新的不稳定性在前面的研究中。Shimada，H. Mizuno和A. Ikeda，Soft Matter，{\bf 16}，7279，2020]。在这项研究中，我们进一步扩展和详细的结果，这些不稳定性。通过分析各种例子的障碍，我们表明，真正的玻璃在有限的空间维度可以勉强稳定的建议新的不稳定性。
2020-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Non-phononic density of states of two-dimensional glasses revealed by random pinning
针对二维玻璃中声子与非声子模式强耦合导致非声子态密度难测定的问题，采用随机钉扎方法解耦并测得其态密度满足$g(ω)∝ω^4$，证实低频非声子模式真正局域，还讨论了杂化导致的过剩态密度。
2023-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Anomalous properties of the acoustic excitations in glasses on the mesoscopic length-scale
电介质晶体的低温热性质由具有大波长的声激发控制，所述大波长的声激发由平面波很好地描述。这就是德拜模型，它基于介质是弹性连续体的假设，对于由原子间间距固定的微观尺度上的大声波波长成立，并在接近它时逐渐破裂。玻璃的特征也是普遍的低温热性质，但相对于相应的晶相来说是反常的。相关的普遍异常也出现在低频振动态密度中，尽管存在长期的争论，但仍然知之甚少。使用分子动力学模拟的模型单原子玻璃的尺寸非常大，我们表明，在玻璃中的结构无序破坏德拜模型在一个微妙的方式：弹性连续近似的声学激发突然打破了介观，中程秩序的长度尺度约10个原子间的间距，在那里它仍然适用于相应的晶体系统。在这个尺度上，相对于宏观值，声速显示出明显的减小。这被证明是密切相关的普遍过剩超过德拜模型预测发现在玻璃中的振动态密度的频率为~1太赫兹或在温度为~10 K的比热。
2009-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
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
The Polycluster Theory for the Structure of Glasses: Evidence from Low Temperature Physics
的问题的中间范围的原子结构的玻璃和玻璃化转变的机制接近从低温端的原子组织，证明使用扩展的隧道模型的情况。后者对于解释在开尔文和毫开尔文温度范围内的非金属玻璃中发现的磁性和成分效应至关重要。该模型依赖于多井的有效隧穿粒子的局部电位的存在，这是一个非均匀的原子结构的表现形式，从建立的动力学不均匀性，表征过冷液体状态。结果表明，扩展的隧道模型可以成功地解释一系列的实验在低温下，但建议的非均匀原子结构的情况下，然后测试在光可用的高分辨率电子显微镜成像的一些玻璃的结构和过渡附近的行为。
2017-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational spectrum of topologically disordered systems
玻璃和过冷液体无序的拓扑性质强烈地影响它们的高频动力学。为了理解它的主要特征，我们分析研究了一个简单的拓扑无序模型，其中粒子围绕随机分布的中心振荡，通过一般的对势相互作用。我们提出了一个remmation的微扰膨胀的粒子密度的动态结构因子和态密度的倒数的结果。这给出了在真实系统中发现的密度范围的准确结果。
2001-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
