本报讯 中科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和物理系的徐宁教授课题组延续之前对胶体玻璃化转变和Jamming转变关联性的系列研究，揭示了硬球胶体玻璃的本质：与以往人们对固体的认识不同，硬球胶体玻璃是不能承载可严格定义的横向成分声子的固体。该研究成果发表于1月23日的《物理评论快报》。

该课题组的博士生王锡朋等人通过计算具有纯排斥相互作用的软球胶体玻璃的动力学结构因子，获得了声音传播的色散关系和衰减因子，进而获得了声子的波长和平均自由程信息。由于结构无序，声子受到强烈散射，当声子的波长与其平均自由程相当的时候，即达到Ioffe-Regel极限的时候，声子的定义将出现问题。高于Ioffe-Regel极限频率的本征振动模式由于波长大于平均自由程而缺乏粒子性将不能被严格定义为声子。该课题组前期的工作表明，软球胶体体系在温度恒定的条件下，随着密度的增大先后经历玻璃化转变和类Jamming转变；在零温极限下即演化成上述的硬球胶体的玻璃化转变和Jamming转变。在这项工作中，他们发现当密度高于类Jamming转变密度时，软球胶体玻璃的横向和纵向Ioffe-Regel极限频率都大于零，因此该密度范围内的胶体玻璃（被称为Glass TL）同时具备可严格定义的横向和纵向成分的声子，属于我们预期的正常的固体。然而，横向和纵向Ioffe-Regel极限频率分别在类Jamming转变和玻璃化转变处降为零，因此，处于两个转变之间的软球胶体玻璃（被称为Glass L）只能承载有效的纵向成分的声子，在零温极限下该区域恰好对应的是硬球玻璃存在的区域。

由于本征振动模式是决定固体系列特性的基础，横向成分的振动不能被严格定义为声子应该是决定以上所述硬球胶体玻璃奇异性的根源。该课题组继而计算了硬球胶体玻璃的弹性模量，发现剪切模量和体积模量之比随着密度的增大而减小，在Jamming转变处降为零。这种密度依赖性与Jamming转变之上的软球胶体玻璃截然相反，而这应该是硬球胶体玻璃特殊本质的体现。

固体中横向成分的振动都不能被严格定义为声子是个令人惊奇的发现，但同时也暗示了用硬球胶体体系来理解原子分子体系的玻璃化转变可能存在着问题。审稿人评价说：“这是一个新的、非常重要的结果。它将导致我们对Jamming和玻璃化转变更加深刻的认识，因此是该领域的一项重要进展”、“该工作新奇、有趣而且激励了在这个方向的进一步研究”。

（物理学院  科研部）