科學家利用高敏感度微機械平臺首次聽到“位錯的聲音”

在掃描電子顯微鏡下對這種鋅單晶微柱進行的壓縮實驗證實，這些聲學信號確實發生在應變爆發期間，因此，這個實驗讓我們第一次實際聽到了“位錯的聲音”。

聲波信號的采樣率為2.5MHz，因此，它們提供了關于位錯動態的極其詳細的信息。研究人員進行的深入統計分析顯示，應變突發呈現出兩級結構：到目前為止被視為單一的塑性滑移，實際上則是在μs-ms時間尺度上的幾個相關事件的結果。

實驗最令人驚訝的結果是，盡管金屬的變形機制跟構造板塊的變形機制有著根本的不同，但發現這一過程跟地震完全類似。從測試件發出的聲音信號遵循了地震學中為主震和余震建立的基本經驗定律如古滕貝格-里希特定律和大森定律。

羅蘭大學大學助理教授、微觀力學和多尺度建模研究組組長Péter Dusán Ispánovity表示：“這些結果有望產生高度的技術影響，因為我們第一次能夠觀察到聲學信號和發出這些信號的塑料事件之間的直接聯系。由于聲發射的測量是在技術應用中監測和定位材料故障的常用方法，通過提供有關基本物理學的根本性新信息，我們的結果有望促進這一技術的進一步發展。”

該研究的論文通訊作者Dávid Ugi則補充稱：“這些實驗相當復雜，因為人們必須將納米級的精密操縱工具跟極其敏感的聲學傳感器結合起來，所有這些都在掃描電子顯微鏡的真空室里進行。據我們所知，這種測量目前只能在我們的實驗室進行。”

該方法也可用于研究其他類型的變形機制如孿生或斷裂，因此發表在《自然-通訊》上的這些結果有望為材料的微觀力學特性研究開辟新的前景。