科学探索|科学家利用高敏感度微机械平台首次听到“位错的声音” 科学家利用高敏感度微机械平

为了更详细地研究这一现象，布达佩斯罗兰大学、布拉格查尔斯大学和圣艾蒂安高等矿业学院的研究小组开发了一个高度敏感的微机械平台，它可以在微米级微柱的变形过程中检测到试样发出的微弱弹性波。

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在扫描电子显微镜下对这种锌单晶微柱进行的压缩实验证实，这些声学信号确实发生在应变爆发期间，因此，这个实验让我们第一次实际听到了“位错的声音” 。

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声波信号的采样率为2.5MHz，因此，它们提供了关于位错动态的极其详细的信息。研究人员进行的深入统计分析显示，应变突发呈现出两级结构：到目前为止被视为单一的塑性滑移，实际上则是在μs-ms时间尺度上的几个相关事件的结果。
实验最令人惊讶的结果是，尽管金属的变形机制跟构造板块的变形机制有着根本的不同，但发现这一过程跟地震完全类似。从测试件发出的声音信号遵循了地震学中为主震和余震建立的基本经验定律如古滕贝格-里希特定律和大森定律。

罗兰大学大学助理教授、微观力学和多尺度建模研究组组长Péter Dusán Ispánovity表示：“这些结果有望产生高度的技术影响，因为我们第一次能够观察到声学信号和发出这些信号的塑料事件之间的直接联系。由于声发射的测量是在技术应用中监测和定位材料故障的常用方法，通过提供有关基本物理学的根本性新信息，我们的结果有望促进这一技术的进一步发展。”

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该研究的论文通讯作者Dávid Ugi则补充称：“这些实验相当复杂，因为人们必须将纳米级的精密操纵工具跟极其敏感的声学传感器结合起来，所有这些都在扫描电子显微镜的真空室里进行。据我们所知，这种测量目前只能在我们的实验室进行。”
【科学探索|科学家利用高敏感度微机械平台首次听到“位错的声音”】该方法也可用于研究其他类型的变形机制如孪生或断裂，因此发表在《自然-通讯》上的这些结果有望为材料的微观力学特性研究开辟新的前景。