安徽大學(xué)物理與光電工程學(xué)院王利近教授與美國科羅拉多州立大學(xué)Elijah Flenner和Grzegorz Szamel教授合作,揭示了二維玻璃低頻過剩模式態(tài)密度的特殊性和復(fù)雜性。相關(guān)研究成果于2021年12月7日以“Low-Frequency Excess Vibrational Modes in Two-Dimensional Glasses”為題發(fā)表在物理學(xué)領(lǐng)域知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters,簡稱PRL)上。
玻璃轉(zhuǎn)變的機(jī)理和玻璃的本質(zhì)一直是困擾科學(xué)界的難題。通過不斷的嘗試和大量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算,王利近教授及其合作者研究發(fā)現(xiàn),玻璃低頻過剩模態(tài)密度與頻率的標(biāo)度關(guān)系依賴于空間維數(shù)。區(qū)別于三維玻璃(其過剩模態(tài)密度是頻率的四次方),二維玻璃過剩模態(tài)密度依賴于過剩模的種類:如果過剩模與類聲子模雜化,過剩模態(tài)密度正比于頻率的平方;如果過剩模遠(yuǎn)離類聲子模,過剩模態(tài)密度正比于頻率的三次方。同時(shí),解釋了以往相關(guān)研究之間的不一致性:Lerner等人[PRL 121, 055501, (2018)]所觀測到的二維玻璃過剩模(遠(yuǎn)離類聲子模)態(tài)密度與頻率的四次方關(guān)系是由于統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)不充分得到的中間結(jié)果;超大二維玻璃中低頻過剩模(與類聲子模雜化)極少[這也是 Mizuno等人的結(jié)論,PNAS 114, E9767 (2017)],但其態(tài)密度正比于頻率的平方。
該論文被遴選為“Editors’ Suggestion”和“Featured in Physics”。Physics網(wǎng)站以“Glassy Behavior Depends on Dimension”為題對文章進(jìn)行了亮點(diǎn)報(bào)道。審稿人評(píng)論說:“這篇論文之所以重要,是因?yàn)樗鉀Q了一個(gè)相當(dāng)重要的問題。(The current paper is important because it settles an issue of considerable significance.)”;“更重要的是,相比于解決的問題,這篇論文提出了更多非常好的問題(More importantly, the paper poses more very good questions than answers.)”。
本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、安徽省、合肥市、安徽大學(xué)的支持。文章的第一單位是安徽大學(xué),王利近教授是第一作者兼共同通訊作者,Elijah Flenner教授是共同通訊作者。
文章鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.248001
Physics網(wǎng)站報(bào)道鏈接:https://physics.aps.org/articles/v14/s158
新聞鏈接:https://www.ahu.edu.cn/2021/1213/c15059a276684/page.htm
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