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作者伦村:蒋敏强 2019-01-10 11:48 来源匆:
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  有序晶体的原子振动可描述为一系列格波餐,而声子则是这些格波的能量量子化比唾。在太赫兹(THz)低频段嗓洞,格波可近似为连续介质弹性波圭,其振动能级态密度正比于频率的平方豪,服从经典的德拜模型栖。但是哇哦屡,对于所有的无序玻璃态固体寇榔,它们的低频振动总是偏离德拜模型预测而出现态密度过剩廓檄句,形成反常的“玻色峰(Boson peak)”现象骑播捍。作为玻璃本征特征之一来,玻色峰的物理本质在凝聚态物理领域一直存在很大争议敝,而澄清这一争议的关键在于找到玻色振动反常与玻璃无序结构的定量关系通抒。近期宋糯窍,中国科学院力学研究所与美国约翰霍普金斯大学趟想、英国剑桥大学合作在这一方面取得重要进展弗是镶。 

  研究人员以典型CuZr金属玻璃体系作为广义无序玻璃态固体模型挠,基于分子动力学模拟和短程序结构统计分析德,找到了控制玻色峰强度与特征频率的微观结构参量删癌:方向序(Orientational order)既石险。首先斑混抢,通过Voronoi多面体分割考察了体系内所有振动原子所处的不同短程序环境茨。紧接着慨,通过计算各原子的速度自相关函数希摹,得到了处于不同局域环境原子的振动态密度以及玻色峰粕田。研究发现陈貌渐,所有原子都参与了玻色峰振动攀滩,证实了玻色峰的声子本质博拓炉。但是噬啥蝎,处于不同局域振动环境的原子对于体系玻色峰的贡献不一样咳。为此负呛实,通过定义一个新的物理量跋奈喉:方向振动均方位移判桔莆,考察了原子振动的各向异性品。结果表明趟苯,原子低频振动总是倾向于从原子中心到其所处Voronoi多面体的最远顶点盯滥。这个结构矢量被定义为玻色峰的方向序笆:玻色峰的强度与方向序的模长呈线性正相关颠,而方向序的空间分布呈现了玻色峰的准局域振动特性锌,并决定了玻色峰的特征频率脖棘并。最后痉埃,上述发现还得到了其它11种玻璃体系的广泛验证滩,表明了玻色峰方向序的普适性碗。 

  近日推链,该研究成果以“Structural Parameter of Orientational Order to Predict the Boson Vibrational Anomaly in Glasses”为题超彻,发表在Physical Review Letters(物理评论快报)猩。中国科学院力学研究所2015级硕士研究生杨杰为该论文第一作者贬掀钳,蒋敏强研究员孪蔚兽、王云江研究员为通讯作者奥尚另。该项研究工作得到了国家优秀青年科学基金芦、国家自然科学基金重大项目另靡瓦、中科院青促会等资助连付湃。 

  论文链接钎环:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.015501 

 

1刚:玻璃“玻色峰”的方向序草。其中抚,原子(红色圆圈)的大小代表了玻色峰强度袜,黑色箭头的长度代表了方向序的模长案。方向序的空间分布呈现了玻色峰的准局域振动特性茹。 

附件冯擅: