東京大學水野秀典助理教授、池田正史副教授和東北大學特聘助理教授柴隼人發現,玻璃與普通固體的振動特性有著本質的不同。
撞擊固體會發出聲音,因為固體特有的分子振動模式是聲波。聲波是一種空間傳播的波,遵循稱為“德拜定律”的定律(聲波的數量與頻率的平方成正比)。然而,長期以來一直有人提出玻璃具有無法用德拜定律解釋的振動模式,但不清楚它是什麼以及它遵循什麼定律。
在這項研究中,我們進行了大規模的計算機模擬,並成功地闡明了玻璃特有的振動模式。具體而言,通過對每個分子進行分子模擬,詳細研究了玻璃中分子的振動模式。
結果發現,除了聲波之外,玻璃還具有與聲波完全不同的空間局部振動。研究發現,該振動模式是一種空間局部振動,即空間中的一些分子振動很大而其他分子幾乎不振動的振動模式。
此外,事實證明,這種局部振盪遵循了一個與德拜定律不同的全新定律。即,確定了根據德白定律的聲波和根據另一定律的局部振動在玻璃中混合。
這一結果最終表明玻璃與普通固體有本質的不同。據說這一成就結束了長期以來備受爭議的玻璃振動特性問題。此外,預計對玻璃的熱和機械性能的基本了解將大大提高,從而導致開發新玻璃材料的技術。