Abstrakt:
Oordnade fasta ämnen, som kännetecknas av frånvaron av långväga ordning, uppvisar unika egenskaper och har betydande implikationer inom olika vetenskapliga och tekniska områden. Att förstå beteendet hos enskilda partiklar i dessa material är avgörande för att reda ut deras övergripande egenskaper och svar på yttre stimuli. I denna studie undersöker vi mekanismerna som styr omarrangemanget av enskilda partiklar i oordnade fasta ämnen under påverkan av yttre krafter.
Med hjälp av en kombination av avancerade experimentella tekniker och beräkningsmodellering ger vi en detaljerad beskrivning av hur yttre krafter driver omarrangemanget av partiklar i det oordnade fasta ämnet. Vi visar att applicering av kraft inducerar lokala strukturella förändringar, vilket resulterar i rörelse och omarrangemang av enskilda partiklar. Omarrangemangsprocessen kännetecknas av bildandet och utvecklingen av lokala defekter, såsom vakanser och mellanrum, som underlättar partiklars rörelse.
Våra resultat avslöjar att omarrangemanget av partiklar i oordnade fasta ämnen sker genom en serie diskreta händelser, där enskilda partiklar hoppar från en position till en annan. Sannolikheten för dessa hopp påverkas av det lokala energilandskapet, som bestäms av samspelet mellan partiklarna och den yttre kraften. Vi identifierar nyckelfaktorer som styr omarrangemangsprocessen, inklusive storleken på den yttre kraften, temperaturen och materialets inneboende oordning.
Genom att få en djupare förståelse för dynamiken hos enskilda partiklar i oordnade fasta ämnen under yttre krafter, öppnar vi nya vägar för att manipulera och kontrollera egenskaperna hos dessa material. Våra resultat har implikationer för ett brett spektrum av tillämpningar, inklusive design av nya material med skräddarsydda egenskaper, utveckling av energieffektiva tillverkningsprocesser och förståelse av geologiska fenomen som jordbävningar.
Denna studie belyser vikten av att studera beteendet hos enskilda partiklar i oordnade fasta ämnen och ger ett ramverk för att förstå och förutsäga deras svar på yttre krafter. Genom att låsa upp hemligheterna med dessa oordnade system kan vi utnyttja deras unika egenskaper och öppna nya möjligheter för tekniska framsteg.
