中外学者合作在非晶固体稳定性研究中取得新进展

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中新网合肥8月24日电 (记者 吴兰)记者24日从中国科学技术大学获悉，该校物理学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心徐宁教授研究组与美国宾夕法尼亚大学Andrea J. Liu教授和芝加哥大学Sidney R. Nagel教授合作，近日在非晶固体稳定性机理研究中取得重要进展。

非晶固体稳定性机理的研究对于非晶材料特性的理解和调控以及地震、泥石流、雪崩等自然灾害的预测和防控都有非常重要的意义，因此是非晶固体基础物理研究的一项重要内容。

据悉，相关成果近日在线发表于《美国科学院院刊》。

固体在足够大的外力加载情况下会由于力学失稳而发生断裂等现象。晶体的失稳往往是由缺陷触发的，然而，非晶固体结构无序、处处是缺陷，理解非晶固体的力学失稳机理，尤其是准确预言非晶固体发生结构破坏、重排的区域位置是非常困难的问题。

徐宁教授与Andrea J. Liu教授、Sidney R. Nagel教授合作，近年来开展了非晶固体稳定性机理及应用的研究，并经过长时间的努力，最终获得了该怪异模式形成的清晰图像。

在本次研究工作中，首次报道并表征了这种新的非晶固体失稳模式。折叠不稳定模式的主要特征是非晶固体在趋近力学失稳方向的势垒高度逐渐减小并消失，对应于最低频本征振动模频率的幂律减小并消失。然而，新模式在趋近失稳过程中，本征振动模没有任何征兆，力学失稳是非连续、突然发生的，因此，该研究组将其命名为非连续不稳定(discontinuous instability)。

研究人员发现，非连续不稳定的产生源于非晶固体中一根键(粒子间的相互作用)的断裂，然而，并不是所有键的断裂都会造成力学失稳。该工作发现，稳定键在非晶固体中普遍存在，它的发现源于理解非晶固体新的失稳模式。然而，作为一个新的局域特征量，相比于过去提出的其它微观表征量，稳定键的定义非常明确，它在表征、预测和调控非晶固体不稳定性的研究中有潜在的应用、将产生重要的影响。