揭示了结构缺陷在非晶固体变形中的关键作用

　　

　　

　　印度科学教育与研究所（IISER）浦那和csir -浦那国家化学实验室（NCL）浦那的研究人员已经证明，非晶固体的宏观变形是由材料内部的结构缺陷控制的。

　　这项联合研究由浦那理工学院的Vijayakumar Chikkadi博士和浦那CSIR-NCL的Sarika Bhattacharyya博士领导，将胶体玻璃（非晶固体模型系统）的实验研究与基于结构顺序参数的理论框架结合起来。

　　该研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上，解决了材料科学和凝聚态物理学中一个长期存在的问题。

　　当施加外力时，所有材料都会变形。1934年，G.I. Taylor、M. Polanyi和E. Orowan分别解释了宏观变形源于材料内部缺陷的动力学。在结晶固体中，由于晶格扭曲，识别这些缺陷相对简单。

　　然而，在非晶固体中，缺乏长程有序使得检测类缺陷区域更具挑战性。虽然已经提出了几种方法来识别无序固体中的软缺陷样区域，但在实验系统中直接观察是困难的。

　　为了解决这个问题，来自浦那IISER大学的Ratimanasee Sahu和Vijayakumar Chikkadi博士进行了实验，使用致密的胶体悬浮液作为非晶固体的模型。通过使用先进的显微镜技术，在三维空间中跟踪近10万个单个胶体粒子的运动，他们获得了在原子系统中难以获得的前所未有的微观信息。

　　这些研究利用了Pune CSIR-NCL的Mohit Sharma和Sarika Bhattacharyya博士开发的结构顺序参数，量化了非晶悬浮液中的软区和硬区，从而确定了结构缺陷。

　　Sarika Bhattacharyya博士说：“这个顺序参数是从详细的微观理论发展而来的，它的一个关键优势是它在实验环境中的实际适用性，与其他理论量相比，它更容易获得。”

　　该团队首次通过实验证明，胶体玻璃中的宏观变形源于局部变形，当受到外部应力时，局部变形优先发生在含有结构缺陷的区域。

　　“这一突破极大地加深了我们对缺陷如何影响无序固体力学性能的理解。它还为开发基于结构方面的改进流变模型铺平了道路，这些模型适用于广泛的材料，包括颗粒材料和乳液等软物质，以及金属玻璃，”Vijaykumar Chikkadi博士在谈到这项工作的未来前景时说。