具有吸引相互作用的无序胶体团簇的声子谱、最近邻与力学稳定性

我们研究了形态和尺寸对具有吸引相互作用的胶体粒子无序团簇振动性质的影响。通过测量每个团簇中粒子间的位移相关性，我们提取了相应“影子”玻璃态团簇的振动性质，该团簇与“源”团簇具有相同的几何构型和相互作用，但没有阻尼。发现振动模式的谱特征强烈依赖于平均最近邻数$\bar{NN}$，但仅微弱依赖于每个玻璃态团簇中的粒子数。特别地，中位声子频率$\omega_{med}$在$\bar{NN}<2$时基本恒定，然后在$\bar{NN}>2$时随$\bar{NN}$线性增长。这种行为与关于局部等静力结构的并行观察结果一致，这些结构在$\bar{NN}<2$的团簇中不存在，然后在$\bar{NN}>2$时数量线性增长。因此，团簇的振动性质似乎与团簇的力学稳定性(即局部等静力区域的比例)密切相关，并且$\omega_{med}$随$\bar{NN}$的标度关系让人联想到在堵塞转变处具有排斥相互作用的球体堆积的行为。随机弹簧网络的模拟证实了这些观察结果，并表明声子谱与最近邻数之间的联系是无序网络的普遍特征。