玻色峰是非晶物質的一個典型特征和動力學行為，涉及其組成粒子振動行為的反常性，即在THz頻率范圍，非晶物質表現出相對于晶體而言過高的振動態密度，其額外的聲子散射在低溫下（5~30 K）對比熱的貢獻尤為突出，導致相對于晶體而言過高的比熱。對于晶體材料而言，我們知道其比熱在低溫下（比熱玻色峰。近半個世紀的研究表明，玻色峰已經在結構玻璃中被普遍發現，并被認為是結構玻璃的典型特征和指紋。但是結構玻璃中玻色峰的起源仍然存在爭論。目前，多種理論都可以在一定程度上解釋玻色峰現象，但是玻色峰真正的起源仍然是未解之謎。因此，亟待尋找新的視角去重新審視現有的諸多理論，并從中鑒別出玻色峰真正的物理起源。
另一方面，廣義的玻璃態對應著某種物理量的長程無序分布。當原子排列呈長程無序狀態時，我們就得到了結構玻璃（也即非晶態物質），例如氧化物玻璃、金屬玻璃等。而當長程無序分布的是某種序參量（如磁矩、電極化或晶格應變）時，我們還可以得到相應的物性玻璃，也即：自旋玻璃（序參量為磁矩）、弛豫鐵電體（序參量為電極化）或者應變玻璃（序參量為晶格應變）。關于這些物性玻璃中是否存在低溫比熱異常、是否存在玻色峰的研究有望為玻色峰的起源和機制提供新的視角，但是相關研究目前仍然是空白。
近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室EX4組博士后任帥（現為深圳大學副研究員），汪衛華院士等，與西安交通大學的丁向東教授、宗洪祥副教授等人合作，首次發現應變玻璃的低溫比熱具有與金屬玻璃類似的玻色峰異常，并發現該異常起源于一種新的聲子軟化機制。研究發現，應變玻璃與金屬玻璃類似，相較于其長程有序態(即馬氏體相)的低溫比熱呈現出過剩的比熱異常（圖1）。
圖1.Ti50-xNi50+x應變玻璃(STG)具有與金屬玻璃(BMG)類似的低溫比熱異常。
模擬研究也證明，該比熱異常起源于包圍著馬氏體納米疇的母相基體中的過剩振動態（見圖2a,c,d），而這些過剩振動態則來自于聲子譜上[001]方向的橫波聲學支的軟化（見圖2b）。
圖2.應變玻璃中類玻色峰異常的結構起源。a,c,d表明過剩振動態來源于包圍馬氏體納米疇的母相基體。b表明過剩振動態對應于[001]方向橫波聲學支的軟化。
進一步的模擬研究排除了聲子阻尼對玻色峰的影響（見圖3），并發現聲子軟化機制符合近期基于格林函數的針對玻色峰的普適理論的預測（見圖4）。
圖3.鑒別聲子阻尼與玻色峰的關系。研究發現應變玻璃在[110]方向上出現強聲子阻尼，但該方向與類玻色峰異常無關。而[001]方向上聲子阻尼非常微弱，因此對應于該方向上的類玻色峰異常受聲子阻尼的影響可以忽略不計。
圖4.模擬結果發現隨著聲子軟化逐漸減弱，相應的玻色峰逐漸向高頻移動并逐漸減弱。這一結果與近期提出的一項基于格林函數的針對玻色峰的普適理論的預測相符。
該工作不但有助于加深對于應變玻璃的玻璃本質的理解，而且為深入理解非晶材料中玻色峰的物理起源提供了一個新的視角。
相關成果以“Boson-peak-like anomaly caused by transverse phonon softening in strain glass”為題發表在Nature Communications上。
