二维胶体玻璃中的振动模式.pdf

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1、二维胶体玻璃中的振动模式刘海霞2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540二维胶体玻璃中的振动模式作者姓名刘海霞学院名称物理学院指导教师厚美瑛研究员答辩委员会主席史庆藩教授申请学位理学硕士学科专业物理学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Thevibrationmodesintwo-dimensioncolloidalglassesCandidateName：HaixiaLiuSchoolorDepartment:DepartmentofPhysicsFacultyMent

2、or:Prof.MeiyingHouChair,ThesisCommittee：Prof.QingfanShiDegreeApplied:MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究

3、成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文研究了二维胶体玻璃中玻色峰随着无序度增加的变化规律，分析了引起玻色峰的声子模式的特点，并且探讨了声子模式和体系局域结构的相关性。样品是温敏性的微凝胶，混合直径大小不同的两种微凝胶放在两层盖玻片中间使其成单层，通过调节大小粒子的数目比来改变体系的无序程度。实验过程中用视频显微镜拍摄粒子的运动

4、，拍摄速度是60帧每秒，总共拍摄时间是11分钟。拍摄到的视频用粒子跟踪技术得到粒子的位移随时间变化的数据，接下来用动力学矩阵的方法求解本征频率和本征矢量。本文关注二维胶体体系中随着无序程度的增加玻色峰的变化规律，所以不同无序程度的样品的面密度都选取86%。研究发现随着体系无序程度的增加态密度在低频区域增强、玻色峰增高。为了研究引起玻色峰的声子模式的特点，本文计算了体系中所有振动模式的参与比，发现玻色峰产生的频率范围对应的模式是低频准局域的。为了研究引起玻色峰的低频准局域模式的结构特点，本文计算了不同频率

5、下粒子的相对振幅和局域方向序参数的关联，发现低频准局域模式与局域无序结构有很强的负相关，即低频准局域模式往往产生于局域结构无序的位置。接着本文计算了体系中局域结构（包括自由体积、近邻数目和局域熵）的涨落（当地粒子与其周围近邻粒子的结构的差异），同样也计算了粒子的相对振幅与局域结构涨落的关联，研究发现局域结构涨落大的位置与低频准局域模式有很强的相关性。所以低频准局域模式产生于局域结构无序的位置和局域结构不均匀的位置。关键词：胶体玻璃；玻色峰；准局域模式I北京理工大学硕士学位论文AbstractWeexpe

6、rimentallyinvestigatedthecorrelationbetweenlocalstructuresandphononmodesinquasi-2Dcolloidalglasses.Theglasssamplesconsistofthermo-sensitivepoly-N-isopropylacrylamidemicrogel(PNIPAM)particles,whosediametercanbetunedbysmallchangesofsampletemperature.Abinar

7、ymixtureoftheseparticlesisconfinedbetweentwocoverslipstoformamonolayerofquasi-2Dglass.Bychangingthenumberratiobetweenlargeandsmallparticles,thestructureortheoveralldegreeofdisorderofthesamplescanbesystematicallytuned.Weemployedvideomicroscopytorecordthem

8、otionofthecolloidalparticlesinthesamplefor11minutesatarateof60fps.Thetrajectoriesofindividualparticlesareobtainedbyparticletrackingsoftware.Dynamicalmatrixisconstructedusingcovariancematrixanalysis,fromwhichtheeigenfrequen