由东京大学领导的团队开发了一种新方法，通过一种新方法来理解软盘或球体无序集合的结构组织，重点放在局部机械性能上，与以前的有序晶体和无序无定形固体的方法有根本的不同。特别是，研究人员将填料集中在“堵塞”现象上，其中随着密度的增加，自由流动的物质突然堵塞。这项工作可能有助于设计更有效的工业材料，这些材料在外部负载下不太可能发生故障。
想象一下，你正坐在沙滩上玩着沙堆。但是当你试图装饰你刚刚建造的城堡时，你会惊讶地发现只有非常小的操作会导致其崩溃。在这种情况下，您刚刚发现了无定形固体的“边际稳定性”，由此系统意外地失去了稳定性。虽然无定形固体在自然界中无处不在，并且具有广泛的工业应用，但如果它们失控，则可能是我们安全的严重问题。导致边际稳定性的无定形固体的结构组织非常复杂，但仍未完全理解。事实上，大多数科学家打算使用已建立的有序晶体模型来理解无定形固体，但从未达成共识。
“尽管经过数十年的深入研究，无定形固体的统一描述尚未确定，”第一作者华彤博士说。
对于目前的项目，研究人员使用软盘或球体的计算机模拟，这些软盘或球体可以以低密度流动，但是当包装得足够紧密时会变得卡住。他们的关键见解是将焦点从几何转移到无定形固体的机械或振动方面。该团队引入了一个新的订单参数，他们称之为“振动性”，它控制了原子从零温度无限加热时振动的程度。不喜欢的声子，即晶体中的集体振动，无定形固体中的振动性取决于当地环境，并且在整个样本中因地而异。研究人员表明，高振动性的位置对应于无序的“软点”，这对于确定系统在扰动下可能失效的位置非常重要。
无定形固体可以以多种形式存在，但它们在检查时似乎都具有重要的特征。“对无定形固体或卡住填料的一个重要观察是，虽然它们具有不同的几何结构，但它们表现出相当普遍的振动特性”，资深作者Hajime Tanaka教授说。“因此，计算机模拟的发现对于理论和应用目的都具有根本重要性。”