金属玻璃谐振器中的本征耗散机制

微纳谐振器在传感、导航与生化检测等方面具有重要应用。其性能由品质因数 $Q$ 量化，即每周期存储能量与耗散能量之比。金属玻璃是一类适用于微纳尺度谐振器的有前景材料，因其为非晶态且可在这些尺度上精确加工为复杂形状。为理解最终限制金属玻璃大 $Q$ 值的本征耗散机制，我们开展分子动力学模拟以建模受弯曲振动的金属玻璃谐振器。我们计算了振动态密度、从基模振动的能量重分布，以及 $Q$ 相对于激励的每原子动能 $K$。在无原子重排的线性与非线性响应区间，我们发现 $Q \rightarrow \infty$（因未考虑与环境的耦合）。我们确定了特征 $K_r$，高于此值会发生原子重排，并有显著能量从基模泄漏至更高频率，导致有限 $Q$。因此，$K_r$ 是决定谐振器性能的关键参数。我们表明 $K_r$ 随系统尺寸 $N$ 增大按幂律 $K_r\sim N^{-k}$ 减小，其中 $k \approx 1.3$。我们估计微米级谐振器的临界应变 $\langle \gamma_r \rangle \sim 10^{-8}$，低于此值不发生原子重排，故当其工作于 $\gamma_r$ 以下时可获得大 $Q$ 值。我们发现非晶谐振器的 $K_r$ 与具有晶体序的谐振器相当。