硬球晶体的过热极限与其附近的均匀成核熔化过程

来源 :第十一届全国软物质与生命物质物理学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ailing770
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  通过抑制表面预熔化,无缺陷晶体可被加热到熔点温度以上,形成过热的亚稳态,并通过均匀成核方式熔化.进一步升高温度使其超出过热极限,过热晶体变为非稳定态,到处崩溃式熔化.然而,过热极限附近的晶体很不稳定,其均匀熔化尚未研究清楚.且即使对最简单的硬球晶体模型,此极限也难以准确测量.通过分子动力学模拟,我们使用三种方法准确地确定了硬球面心立方晶体的过热极限在体积分数为0.494+-0.003,这高于先前的理论估计.在此极限处,我们发现晶体不稳定的原因并非经典波恩熔化判据中的剪切模量为零,而是晶格的体弹性模量降为零,即spinodal 失稳.在过热极限附近,临界核大小和成核势垒高度都低于经典成核理论的预测,熔化的微观过程是一步转变,与许多结晶过程中的多步成核转变不同.此外,在均匀成核熔化过程中,我们发现所有的序参量和压强的改变都满足同样的压缩指数函数关系,类似于过冷液体的驰豫过程中展现的拉伸指数函数.这些压缩指数函数都具有相同的指数,这对现有的理论提出了新的挑战.
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