Phys. Rev. Lett.：晶體塑性激發光譜

【引言】

晶體可塑性揭示了晶體中集體位錯動力學的臨界性，臨界現象包括冪律分布應變爆發和間歇聲發射信號，源于位錯活動的雪崩。為了解決突發錯位動力學的基本性質問題，理解這種爆發或激發是如何由應力引發的是至關重要的。

【成果簡介】

近日，芬蘭阿爾托大學的Stefano Zapperi（通訊作者）等人在Phys. Rev. Lett.上發表了題為“Excitation Spectra in Crystal Plasticity”的文章。在這篇文章中，研究人員研究位錯集合的邊際穩定性，并計算它們的二維和三維激發光譜。其結果表明在激發應力分布中存在奇異點，使得局部區域不穩定所需的應力與在無定形塑性和自旋玻璃中測量的應力非常相似。這些結果不僅可以解釋突發性晶體可塑性的臨界性，還解釋了它們是如何從激發光譜中的一個偽隙產生的。

【圖文導讀】

圖一：位錯組件面對局部應力擾動的穩定性

從二維DDD模擬的例子中，單個位錯（被一個小圓圈包圍）受線性增加的局部外部應力σ（用箭頭表示），顏色編碼對應于位錯的瞬時速度，表明位錯活動趨向于直接受擾動而擴散到位錯之外。三維位錯系統的例子中，紅色球體對應于施加局部外部應力σ以激發位錯活動的位置。

圖二：純粹錯位系統的三個不同應力率σ_t的激發光譜

（a）對于允許所有位錯移動的系統；

（b）顯示只有受到局部應力擾動的位錯才能移動的系統的相應數據。 對于小的σ_ex，所有的分布都是奇異的（θ> 0）

圖三：三個不同σ_t三維模擬的激發光譜

所有的位錯都可以移動，而且沒有急性失調。與σt相關的θ指數與2D DDD模型中發現的相似

【小結】

在這篇文章中，研究者進行了二維和三維DDD模擬以確定晶體塑性激發光譜在σ_ex→0處表現出奇異行為，這與隨機介質中展現出去除過渡的彈性流形的已知行為不一致。可能的原因是位錯之間的各向異性、非正定的相互作用、類比于四極Eshelby型應力場。并且，即使在可忽略的外部應力下也表現為臨界狀態的波動或塑性崩塌。另一方面，冷凍雜質場的存在導致激發應力σ_ex的有限最小值，與真實臨界點或屈服應力一致。最后，研究者指出二維膠體晶體可能會提供一個有趣的實驗系統以供測試該結果。

文獻鏈接：Excitation Spectra in Crystal Plasticity（Phys. Rev. Lett.2017，DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.265501）

本文由材料人編輯部計算材料組daoke供稿，材料牛整理編輯。

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