晶体材料的近眼性与晶间脆化

我们设计材料时，常将材料概念性分解为有意义的原子尺度邻域作为第一步。整体材料的性能则被视为这些简单得多的区域性质的集合。正是电子物质近眼性（NEM）原理为这种“分而治之”方法提供了严格依据。NEM 断言，无论扰动多大，材料性质仅在大小为 $R$ 的邻域内可能受到显著影响。尽管 NEM 假定存在有意义的原子尺度邻域，但这些区域大多凭经验识别。本文中我们提出一种方法，将真实材料按电荷密度拓扑分解为有意义的邻域。我们将此方法推广，应用于确定代表元素晶体材料的邻域，进而用这些邻域建模偏聚于铜晶界的铋原子的脆化效应。我们表明脆化是杂质原子增强铜近眼性的结果。我们进一步提出，正如近眼性在介导脆化中扮演被忽视的角色，它也可能是影响从能量聚焦现象到酶动力学等看似迥异的广泛未解问题的重要因素。