非晶態(tài)材料（玻璃、非晶硅等）具有廣泛且重要的應(yīng)用，但非晶態(tài)物質(zhì)常常顯示脆性斷裂行為，深入探索其原子尺度形變機(jī)理是材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域備受關(guān)注的前沿問(wèn)題之一，也是玻璃材料宏觀(guān)性能設(shè)計(jì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。不同于晶體材料的長(zhǎng)程有序原子結(jié)構(gòu)，其塑性形變機(jī)制可通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察晶體缺陷（位錯(cuò)、晶界等）中原子運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行研究，非晶材料的無(wú)序結(jié)構(gòu)帶來(lái)變形缺陷定義的極大困難，導(dǎo)致理論和實(shí)驗(yàn)研究非晶物質(zhì)的原子變形過(guò)程極具挑戰(zhàn)。
近期，煙臺(tái)大學(xué)精準(zhǔn)材料高等研究院仝陽(yáng)教授與中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中南大學(xué)、美國(guó)田納西大學(xué)、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，在非晶材料變形理論領(lǐng)域取得重要研究成果。研究者通過(guò)發(fā)展同步輻射X射線(xiàn)全散射技術(shù)和衍射信號(hào)分析理論，發(fā)現(xiàn)在不同玻璃材料中變形誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)各向異性響應(yīng)和局域原子的非仿射形變密切相關(guān)；通過(guò)這種方法成功解析了不同鍵合類(lèi)型玻璃材料局域非仿射形變過(guò)程中原子的具體運(yùn)動(dòng)模式，首次獲取了非晶太物質(zhì)在原子尺度結(jié)構(gòu)變形的關(guān)鍵信息。通過(guò)該方法得到的玻璃材料形變時(shí)的原子運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵信息也有助于深入理解無(wú)序固體的微觀(guān)形變機(jī)理。
相關(guān)研究成果以“Nonaffine atomic rearrangement of glasses through stress-induced structural anisotropy”為題發(fā)表在《Nature Physics》（Q1，IF=19.6）上。論文通訊作者為煙臺(tái)大學(xué)精準(zhǔn)材料高等研究院仝陽(yáng)教授、中國(guó)科學(xué)院物理研究所孫保安研究員和白海洋研究員和中南大學(xué)彭海龍副教授。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
上圖為同步輻射測(cè)量和分析變形非晶材料中的結(jié)構(gòu)各向異性。
來(lái)稿時(shí)間：12月8日 審核：劉希斌 責(zé)任編輯：徐揚(yáng)
