2020年7月10日
作者提出了一种新的定量方法来更好地测量过冷液体中的晶体生长速率。该方法基于分子动力学模拟中使用的独特统计算法。
物质在过冷液体或无定形状态下发生结晶。根据经典理论，这一过程是通过晶体相焦点的形成发生的，称为核。
这种物质中的晶体成核速率和晶体生长速率由许多动力学因素决定，其中原子附着到原子核的频率和原子从原子核表面脱离的频率起着决定性的作用。
显然，原子附着频率的优势将有助于晶体的稳定生长。
同时，现有的实验方法不允许直接测量这些动力学因素，因为在系统体积中识别不同相原子存在困难。因此，分子动力学模拟是最合适、最经济的方法。
研究人员面临的任务是准确评估动力学因素，并根据分子动力学计算构建它们对晶核大小的依赖关系。
为此，开发了一种算法，可以动态跟踪每个生长核表面附近的原子重排。跟踪根据分配给每个原子的标识号进行。
这些数字使得区分晶体原子和母体无序相的原子成为可能。与现有的估算动力学速率因子的方法相比，这种方法的计算精度要高出几个数量级。由于直接进行计算而无需使用任何模型函数和可调参数，因此达到了该精度。
根据进行的计算，研究人员能够根据基本定义，通过原子附着和分离频率的差异，估算出著名的Lennard-Jones模型系统的晶体生长速率。
这使得我们有可能揭示在晶核的生长速率与其大小的依赖关系中存在一个稳定的区域。结果与经典晶体生长理论的预测结果吻合较好。
研究结果可用于开发更精确的方法来估计具有各种物理化学性质的体系中的相变速率，例如离子液体、分子液体、聚合物体系和胶态溶液。
此外，这些结果可用于开发控制结晶和熔融过程的实用方法，这在各个领域（从冶金、微电子到制药）都很重要。
这些结果也将需要发展一个严格的理论来描述动力学速率因素对核的大小和结晶时间的依赖性。另一个有趣但很少有人研究的领域是晶体衰变过程的研究。
进一步研究的目的是详细研究晶核衰变的机制，重点是确定影响晶体衰变速率及其稳定性的因素。
作者的工作还将针对描述结晶速率因子的严格通用动力学理论的发展。研究结果将应用于具有必要物理和机械性能的晶体材料的计算机设计。亚博网站下载
基金资助:国家自然科学基金项目(No. 19-12-00022)。亚博老虎机网登录
资料来源：https://kpfu.ru/eng