The Mechanics of Nucleation and Growth and the Surface Tensions of Active Matter
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文从力学角度探讨了活性物质凝聚与生长的机制，揭示了三种表面张力在活性界面稳定性中的作用。
2025-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nanocrystal Formation in Si Implanted Thin SiO2 Layers under the Influence of an Absorbing Interface
采用动力学三维晶格蒙特卡罗方法研究了1 keV硅离子注入SiO2薄膜中Si纳米晶（NC）的相分离过程。模拟开始从Si的深度分布使用动态，高通量的二元碰撞程序TRIDYN计算。从初始Si过饱和，NC被发现形成的成核，生长和奥斯特瓦尔德熟化在低Si浓度。或者在更高的浓度下，通过亚稳分解形成非球形的细长Si结构，其在较长的退火期间通过界面最小化而球化。在这两种情况下，紧密的SiO2/Si界面是扩散Si原子的强汇。NC在SiO2/Si界面处的薄NC自由氧化物层上方对齐。因此，去除NC的该区域的宽度具有用于通过直接电子隧穿进行NC充电的刚好合适的厚度，这对于非易失性存储器应用是至关重要的。此外，奥斯特瓦尔德成熟和Si向界面损失的竞争导致在低Si浓度（成核状态）下，裸露区的宽度恒定，并且在长时间的退火过程中平均NC尺寸恒定。
2002-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
How many phases nucleate in the bidimensional Potts model?
我们研究了二维q > 4态Potts模型在略低于临界温度和高于赝旋节线的浅猝灭后的动力学。我们使用数值方法，我们专注于q的中间值，4 < q < 100。我们表明，最初，系统的发展，如果它被淬火到临界温度。从亚稳态的进一步衰减通过k个可能相的成核而发生。对于给定的淬火温度，k是系统尺寸的递增函数。这种不寻常的有限尺寸的依赖性是这些参数的成核现象的基础上的缩放对称性的后果。
2021-02-01 cond-mat.stat-mech
Toward a complete description of nucleation and growth in liquid-liquid phase separation
二元混合液在非临界冷却间隙中的相分离机理是成核长大，均相达到亚稳平衡态。成核液滴生长的连续阶段是扩散驱动的自由生长、中间状态和通过减少界面而变粗（奥斯特瓦尔德熟化或布朗碰撞诱导的聚结）。我们进行了光衰减实验来研究这种体系中的沉降现象。这些结果给我们实验访问理论上预测的两个值：中间政权的增长指数和这个政权和界面还原粗化之间的交叉时间。这些数据，添加到文献结果，已允许得到一个相当完整的视图的增长情况下，在非常非临界相分离液体。
2009-11-17 cond-mat.stat-mech
Forward Flux Sampling Calculation of Homogeneous Nucleation Rates from Aqueous NaCl Solutions
我们使用分子动力学模拟和被称为前向通量采样的路径采样技术，研究在298 K和1 bar的过饱和水溶液中的NaCl晶体的均匀成核。成核率得到了一系列的盐浓度的Joung-Cheatham NaCl力场结合SPC/E水模型。计算的成核速率显着低于现有的实验测量。在这项工作中的成核率的估计不依赖于经典的成核理论，但在模拟中观察到的途径表明，成核过程是更好地描述经典的成核理论比替代解释的基础上Ostwald的步骤规则，在一些以前的模拟相关的模型。除了NaCl核的大小，我们发现，一个新生的集群的结晶度起着重要的作用，在成核过程中。具有高结晶度的核被发现具有更高的生长概率和更长的寿命，可能是因为它们较少暴露于水合水。
2017-11-21 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Cycling and spiral-wave modes in an active cyclic Potts model
通过模拟与理论研究了循环三态Potts模型的非平衡动力学，揭示了低能量下的成核-生长循环与高能量下的螺旋波模式，并阐明了系统尺寸依赖的不连续相变及两种模式的共存条件。
2024-06-24 cond-mat.stat-mech nlin.PS
Formation of porous crystals via viscoelastic phase separation
胶体悬浮液的粘弹性相分离可以通过玻璃化转变或结晶而中断以形成凝胶。与一个新的共聚焦显微镜协议，我们遵循整个动力学的相分离，从均匀相不同的逮捕状态。在实验中，我们的结果首次揭示了一种新的结晶途径海绵状多孔晶体结构。在早期阶段，我们表明，成核需要一个结构重组的液相，称为应力驱动的老化。一旦成核开始，我们观察到结晶遵循三种不同的路线：液相直接结晶，Bergeron过程，和Ostwald熟化。成核在重组网络内部开始，但晶体通过气相在其表面上的直接冷凝而生长，驱动液体蒸发，并产生不同于原始相分离模式的网络结构。我们认为，类似的晶体凝胶状态可以形成在单原子和分子系统中，如果液相是足够慢，以诱导粘弹性相分离，但足够快，以防止立即玻璃化。这提供了一种新的途径来形成金属和半导体的纳米多孔晶体而不脱合金，这对于催化、光学、传感和过滤应用可能是重要的。
2018-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase transitions in fluctuations and their role in two-step nucleation
我们考虑在稳定或亚稳定的体相中发生的局部涨落的热力学行为。对于具有三个或更多相的系统，基于经典成核理论的简单分析预测，小的波动总是类似于与周围的体相具有最低表面张力的相，而不管相的相对化学势如何。我们还确定的条件下，波动可能会转换到一个不同的阶段，因为它的大小增加，这里称为“波动相变“（FPT）。我们证明了这些phenonena在模拟的二维晶格模型通过评估的自由能表面，描述了作为其大小和相组成的函数的波动的热力学性质。我们表明，FPT可以发生在一个稳定的或亚稳的体相的波动和过渡是一阶的。我们还发现，FPT是括号内的定义明确的旋节线，这将限制不同阶段的波动的大小。此外，当FPT发生在一个亚稳体相中，我们表明，FPT的叠加上的成核过程中的两步成核（TSN）的结果。我们确定不同的制度的TSN的基础上的成核途径在自由能表面，并将这些制度的体系统的相图。我们的研究结果澄清了TSN的起源，并阐明了各种各样的现象与TSN，包括奥斯特瓦尔德步骤规则。
2018-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatiotemporal Patterns in Active Four-State Potts Models
本文提出循环四态 Potts 模型以实现非平衡系统的长期稳定动力学，揭示翻转能、对称性及三态循环竞争对相循环与多相空间共存模式的影响。
2024-12-31 cond-mat.stat-mech nlin.PS
Multinucleation in the first-order phase transition of the 2d Potts model
采用大规模数值模拟方法，研究了二维q-Potts模型（q > 4）在高温均质组态发生浅亚临界淬火后的动力学行为。该协议驱动系统跨越一阶相变。淬火后的初始状态是亚稳态的，并且对于接近临界温度的最终温度，系统通过多成核过程从其逃逸。随后的弛豫过程通过等价基态之间的竞争粗化而向平衡进行。这个过程已经分析了不同的选择的参数，如状态的数量和最终的淬火温度。
2019-06-24 cond-mat.stat-mech
Spatiotemporal patterns in the active cyclic Potts model
本研究通过蒙特卡罗模拟与连续介质理论探究循环三态Potts模型的非平衡动力学，揭示了翻转能、接触能及对称性条件对时空模式形成的调控规律，解释了磁滞等现象的机制。
2024-10-07 cond-mat.stat-mech nlin.PS
Optimized broad-histogram simulations for strong first-order phase transitions: Droplet transitions in the large-Q Potts model
强一阶相变的数值模拟仍然是一个众所周知的困难的问题，即使是经典系统，由于指数抑制（热）平衡在这样的过渡附近。在缺乏有效更新技术的情况下，在蒙特卡罗模拟中改善平衡的常用方法是将采样统计系综拓宽到正则系综的双峰分布之外。在这里，我们展示了如何最近开发的反馈算法可以系统地优化这种广泛的直方图合奏和显着加快平衡相比，与其他扩展合奏技术，如平面直方图，multicanonical或王朗道采样。作为一个典型的例子，一个强大的一阶过渡，我们模拟的二维Potts模型与Q=250个不同的状态的大型系统。优化的直方图开发了一个独特的多峰结构，从而解决熵障碍和它们相关的相变的相共存区域，如液滴成核和湮灭或液滴带过渡系统与周期性的边界条件。我们通过测量大小为N个自旋的样本的相变的往返时间τ（N，Q）来表征优化的直方图采样的效率。当我们发现小Q \lesssim 50和N \lesssim 40时τ与N的幂律比例关系时，我们观察到大Q时τ与N的指数比例关系的交叉。这些结果表明，尽管系综优化宽直方图模拟不能完全消除超临界减慢在强烈的一级转变。
2010-02-01 cond-mat.stat-mech
Registered and antiregistered phase separation of mixed amphiphilic bilayers
我们推导出一个平均场自由能耦合双层小叶，这是有牵连的细胞过程和重要的人工膜的设计的相行为。我们的模型解释了两亲物水平的结构特征，特别是疏水性错配，这促进了反配准（AR），与通常研究的“直接”跨中平面耦合竞争，促进配准（R）。我们发现，耦合小叶的相图允许多个\textit{metastable}共存，然后说明动力学的影响与等摩尔的整体组合物的双层的详细研究。对于估计适用于磷脂的近似参数，通常登记平衡共存，但亚稳的反登记相可以通过疏水性失配在动力学上有利。因此，在一个新的体现奥斯特瓦尔德的“阶段规则”，在旋节区的双层可能需要成核平衡。我们的研究结果提供了一个框架，了解不同的现有的观察，阐明了一个微妙的竞争的耦合，并在双层相行为的相变动力学的关键作用。
2015-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spinodal-like scaling behavior after a temperature quench across the first-order phase transition in three-dimensional $q$-state Potts models
Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma La Sapienza and INFN, Sezione di Roma I（罗马第一大学物理系和INFN罗马第一分部）；Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa and INFN（比萨大学物理系和INFN）；Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa（比萨大学物理系）
研究三维$q$-态Potts模型在跨越一级相变点的温度淬火后出现的非平衡分相行为，通过数值分析支持了分相行为的出现。
2026-05-20 cond-mat.stat-mech
