【摘 要】
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具有纯排斥相互作用的胶体、颗粒物质、泡沫等体系在堆积密度增大时会由无刚性的Unjammed体系转变为有刚性的Jammed非晶固体,零温状态下该Jamming转变对应的密度轴上的点
【机 构】
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中国科学院软物质化学重点实验室,合肥微尺度物质科学国家实验室,中国科学技术大学物理系,安徽省合肥市金寨路96号,230026
【出 处】
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2014年大分子体系理论、模拟与计算研讨会
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具有纯排斥相互作用的胶体、颗粒物质、泡沫等体系在堆积密度增大时会由无刚性的Unjammed体系转变为有刚性的Jammed非晶固体,零温状态下该Jamming转变对应的密度轴上的点被称为点J[1,2].点J处的Jamming转变的特殊临界性在过去十年中得到了广泛的关注.Jammed固体在外加剪切应力超出其屈服应力时也会发生Unjamming转变而形成剪切流,从势能图景(Potential Energy Landscape)的角度看,固体的屈服应力应该是固体能稳定存在的最大应力,数值上应该能够通过寻找恒定剪切应力下势能图景中的稳定固态来测量.然而,快速寻找恒定剪切应力下稳定固态的数值方法依然缺乏.我们提出了一个类热力学函数焓的能量函数,可以通过最小化该函数来快速得到给定剪切应力作用下的固体[3].通过大量的统计,我们确定出了在恒定剪切应力下寻找到Jammed固体的几率,并由此几率随剪切应力的变化给出了Jammed固体的平均屈服应力和其不确定度.由此方法确定出的Jammed固体屈服应力随体积分数的变化呈现出有限尺度效应,并满足有限尺度标度.该有限尺度标度表明在点J处屈服应力为零并存在发散的关联尺度,从而提供了点J临界性的有力证据.有趣的是,该关联尺度的标度指数并不仅仅适用于屈服应力.其它一系列在Jamming转变中呈现出临界标度的物理量都满足有限尺度标度,并且都有同样的关联尺度标度指数.因此,我们发现的关联尺度应该具有鲁棒性.此外,通过比较准静态剪切和我们的新方法获得的剪切应力作用下的Jammed固体的性质,我们发现准静态剪切倾向于寻找势能低的固体态,这为获得超稳玻璃提供了一条简单可行的途径.
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