中国科学院物理研究所
北京凝聚态物理国家研究中心
BSNS供稿
第48期
2020年06月17日
金属玻璃中类声子属性研究进展

满堂彩  shengzishijinggejitizhendongdeyuanjifa。shangshiji30niandairenmentongguoyinruzheiyiliangzihuagainianjianlidejingticailiaozhongjinggezhendongdedonglixuelilun,chenggongdijieshilehenduoxiangguandewulixingzhiyuwulixianxiang,rugutidebire、dianzu、bcschaodaojizhideng。lingyifangmian,ziranjiezhonghaicunzaidaliangyuanzizhangchengpailiewuxudefeijingtaiguti,qiyuanzidewuxupailiezaochenglekongjianpingyiduichengxingpoque,renmenduitadedonglixueshuxingrenzhifeichangyouxian。feijingtaideyuanzizhendongmoshishizenyangde?shifoucunzaigaopinshengzi?shifoucunzaihengshengxuezhishengzi?daomuqianweizhi,zheixiejibenkexuewentirengxuanerweijue,zheizhuyaoshiyouyuxianyoudeshiyanjishubunengtigongqingxideshiyanshuju,quefayouxiaodeshiyanguance。yinci,duifeijingcailiaozhongyuanzizhendongdeyanjiubujinyouzhuyufeijingtixizhongyuanzizhendongdonglixuelilunmoxingdegoujian,yijiangyouzhuyujiashenduibolitaibenzhiderenshi,erhouzhebeisciencezazhilieweibenshiji125gezuijutiaozhanxingdekexuenantizhiyi。

  中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心博士生李西阳(现加拿大UBC博士后),在物理所北京散裂中子源靶站谱仪工程中心王芳卫研究员与香港城市大学物理系王循理教授共同指导下,联合中国人民大学物理系李茂枝教授、博士生张华平,南京理工大学兰司教授等合作者,使用飞行时间非弹性中子散射技术结合分子动力学模拟对Zr46Cu46Al8金属玻璃中的原子振动动力学进行了深入研究。实验观测发现,该无序材料中亦存在类周期性晶体材料中声子动力学属性的原子振动模式,既横纵声学模,但无光学振动模。进一步地,实验上首次把横声学支声子从具有色散的高频横纵混合声子态密度中分离出来(图一),证实了非晶中高频横声学支声子的存在。分子动力学模拟发现,非晶材料中横声学支声子半峰宽与静态结构因子之间存在普适的正相关关系(图二),表明横声学支声子在理解非晶材料的结构性能关系中扮演至关重要的作用。以上研究结果为非晶态中动力学理论模型的建立提供了新的实验证据,对深入认识玻璃的本质具有重要意义。相关结果以题名为“Observation of high-frequency transverse phonons in metallic glasses”发表在Physical Review Letters杂志上。

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相关工作链接: Observation of high-frequency transverse phonons in metallic glasses. 
满堂彩 https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.225902


图1:中子散射结合分子动力学模拟对Zr46Cu46Al8金属玻璃中类声子属性的研究。此研究结果首次在非晶体系中测得高频横声学支声子振动模。(a)(c)分别为非弹性中子散射实验和分子动力学模拟得到的类声子态密度分布;(b)(d)分别对应(a)(c)中数据的二次微分结果。


图2: 横声学支声子半峰宽和静态结构因子之间的正相关关系,纵声学支声子不存在此对应关系。LJ势证明此对应关系具有普适性。