筑波大学 信用:Pixabay/CC0公共域 由筑波大学领导的一组研究人员创造了一个新的理论模型来理解振动通过无序材料(如玻璃)的传播
他们发现，随着无序程度的增加，声波越来越不像弹道粒子，而是开始不连贯地扩散
这项工作可能会为智能手机和平板电脑带来新的耐热和防碎玻璃
了解材料中可能的振动模式对于控制其光学、热学和机械性能非常重要
单一频率的声音通过非晶材料的振动传播可以以统一的方式发生，就像它是一个粒子一样
科学家喜欢称这些准粒子为声子
然而，如果材料过于无序，这种近似会失效，从而限制了我们在大范围环境下预测玻璃强度的能力
现在，由筑波大学领导的一个科学家团队已经开发出一个新的理论框架，解释了观察到的玻璃振动，与实验数据更加吻合
他们证明了将振动视为单个声子的想法只有在长波长的限制下才是合理的
在较短的长度尺度上，无序导致散射增加，声波失去相干性
“我们称这些激发为‘扩散’，因为它们代表振动的非相干扩散，与声子的定向运动相反，”作者森达也教授解释道
事实上，低频方程开始看起来像描述流体行为的流体力学方程
研究人员将该模型的预测与从钠钙玻璃中获得的数据进行了比较，结果表明，与以前接受的方程相比，它们更加吻合
“我们的研究支持这样的观点，即这种现象不是声学声子所独有的，而是代表了一种普遍现象，这种现象可以与无序材料中的其他类型的激发一起发生，”合著者剑桥大学的阿莱西奥·萨孔教授和UAM-CSIC费西卡研究所的马特奥·巴乔里教授说
未来的工作可能包括利用无序效应来提高智能设备玻璃的耐久性
这项工作发表在《化学物理杂志》上，名为“非晶材料中声子-极化子的物理学”(DOI: 10
1063/5
0033371)
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