在物理领域，物质状态的变化是一个重要的研究课题。科学家对晶体熔化的认识已经相对成熟:在三维空间中，晶体通过一级相变熔化为液体;在二维空间中，固体通常经历从固体到中间状态再到液体的两步熔化过程。然而，非晶体固体和液体之间的变化是一个尚未完全解决的问题。

近日，中国科学院理论物理研究所金瑜亮团队、物理研究所博士后付洋、以色列魏茨曼科学研究所Itamar 基于分子动力学模拟和理论分析，Procaccia团队探讨了可以忽略热涨落的二维无摩擦混乱颗粒材料。通过分析中心颗粒匀称膨胀瞬间扰动的位移响应，揭示了解压熔化中非晶材料固液的两步变化，即首先是固相中的弹性-塑性变化，从而是以塑性行为为主导的固相到液相的非阻塞变化。

该研究建立了一个二维双分散系统，其中纯排斥圆盘位于固定圆形外界和瞬时膨胀内界之间。研究表明，当系统处于较高压力时，经典的线性弹性理论可以描述中心颗粒匀称膨胀引起的位移场轴向衰减的方法;当系统压力降低到一定的临界点时，位移场的塑性特征越来越明显，甚至出现反直觉的情况——大量颗粒在体验到内界限颗粒的膨胀后，向中心颗粒移动，角向位移相关函数急剧衰减;当压力继续下降，使系统处于非阻塞状态时，中心颗粒呈现出非阻塞状态。

同时，研究表明，新定义的描述位移角向关联的长度/视角尺度显示了幂律在塑性-弹性转变压力周围的扩散，表明系统存在长角向关联。这种角向关联的出现为理解非晶体材料的机械行为变化提供了新的视角。

此外，本研究讨论了中心颗粒膨胀水平对系统尺寸、颗粒间相互作用以及变化的影响，确定了这一发现的普遍性，并根据标度论证和模拟数据结果建立了弹性和塑性变化的普遍标准方法。

以Long为相关研究成果-Range Angular Correlations of Particle Displacements at a Plastic-to-Elastic Transition in Jammed Amorphous 发表在《物理评论快报》中的Solids问题(Physical Review Letters)上。