PRL速递：远离平衡态的二维晶体

关键词：统计物理，非平衡相变，布朗运动，长程序，超均匀性

论文题目：Two-Dimensional Crystals far from Equilibrium

期刊名称：Physical Review Letters

论文地址：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.047101

物理世界可以用系统的理论工具和统治各种物相及相变的一般原理来描述。平衡态统计物理是一种基于最小假设的优雅的理论构建，据此可以预测相变。平衡和对称原理限制了粒子系统可能呈现的各种相的范围。然而，平衡态统计物理通常无法描述远离平衡态的物理现象和系统：活性物质不是由热涨落驱动，流体可以被剪切流动所搅动，生物系统是活的，颗粒系统是耗散的。

胶体、颗粒和活性材料的二维有序相变已被研究。尽管相变的性质和序列可能受到非平衡效应影响，但迄今为止，长程平移序的缺失已经得到了强有力的证实。这与定向有序的情况相反：成群的活性物质是一个著名的例子，其中非平衡涨落足够强大，可以导致违反 Mermin-Wagner 定理，在驱动的二维 XY 模型中产生长程磁序。

近日发表于 Physical Review Letters 的这项工作研究了一个二维粒子模型，最初提出是为了描述非布朗运动的悬浮液所经历的非平衡吸收相变过程。研究分析了非平衡随机组织动力学与二维各向同性模型中的大密度结构序之间的相互作用。

结果表明，当相变发生在高密度时，动力学会产生长程晶体序。由于能量均分不足，长波声子被抑制，密度涨落是超均匀的，在有序相中可以观察到长程平移序。因此，远离平衡态下超均匀的二维晶体可以自发形成。这项研究提供了一个明确的微观模型，其中对 Mermin-Wagner 定理的非平衡违反使得二维晶体序得以稳定。