粘度是流体动力学中的一个基本输运系数，反映了耗散动量的能力，决定了对有限速率变形的阻力，该参数在能源材料、航空航天、生物医学等众多领域扮演着关键角色。经典的Green‑Kubo公式和Einstein–Stokes关系难以阐明液体粘度的微观物理机制。流体微观动力学与宏观粘度之间的关联仍然是一个备受关注的多科学前沿问题。破解该难题的一个理论障碍是液体缺少类似于固体原子振动的简正模态描述，导致对液体动力学和热力学的原子尺度微观描述十分困难。

近日，中国科学院力学研究所超常环境非线性力学全国重点实验室研究团队联合上海交通大学、香港中文大学（深圳）等国内外合作者，在该领域取得进展，基于液体粘度的瞬时正则模态谱分解，提出了一种全新的理论框架，揭示了液体粘度的微观起源。相关研究成果以“Spectral  decomposition of liquid viscosity into instantaneous normal  modes”为题，发表于 Acta Materialia。

针对液体中缺乏类似于固体的简正模态描述、Green‑Kubo公式和Einstein–Stokes关系难以揭示原子运动细节的困境，研究团队基于非仿射线性响应理论框架，将液体粘度分解为各瞬时简正模态（INMs）的贡献。该框架的核心创新在于：通过对液体瞬时构型的Hessian矩阵进行对角化，引入稳定的实频率模态与非稳定的虚频率模态，并结合参与率分析进一步将非稳定模态区分为局域与扩展模态，从而实现了粘度向原子级振动模态的频谱分解，建立了液体粘度与特定原子振动模态之间的定量联系，并以此解决了长期以来关于“不稳定局域模态（ULINMs）”物理意义的争议。该理论提供了一把“钥匙”，能够从原子振动的光谱中直接“读取”液体的粘度。它不仅解释了液体的粘度来源，还为预测复杂液体的流变性质提供了基于基本激发的理论路径。该研究范式开拓还为理解液体动力学与玻璃转变提供了新的研究手段。

图1. 左图是不同方法得到的CuZr金属液体的粘度。

右图是稳定模态和非稳定局域模态示意图，对应在不同温度下对粘度的主导作用。

中国科学院力学所博士研究生黄隆州为论文第一作者，力学所蒋敏强研究员、王云江研究员以及上海交通大学Matteo Baggioli教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等项目的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122345