Crystallization of metallic glass as a grain-boundary nucleated process: experimental and theoretical evidence for the grain structure of metallic glasses
本文通过DSC和Avrami曲线实验证明金属玻璃在晶界形核并具有晶粒结构，反驳了其均匀冻结液体的传统观点，并通过解析模型阐明了双峰和三步特征的成因。
2025-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomic structural characteristics and dynamical properties in monatomic metallic liquids via molecular dynamics simulations
对五种单原子金属液体进行了分子动力学模拟，系统地研究和比较了原子结构特征和动力学性质，以了解液体性质（例如玻璃形成能力）的潜在结构基础。所有模拟的单原子液体具有相似的结构特征和温度演化。然而，在不同的液体中，这种程度有很大差异。发现液态Cu、Ta和Fe中的原子结构非常相似。然而，液体Ta表现出更有序和更密集的结构特征，具有更多的填充二十面体样原子有序和五倍HA指数，更少的Voronoi熵和更规则的四面体构型。此外，在液体钽晶体状团簇的增加减慢，随着温度的降低，和二十面体状团簇增加更快，超过晶体状的，在其他液体相比。相反，液态Al和Zr的原子结构更相似，更无序，更松散地堆积。此外，液态Ta表现出更慢和更不均匀的动力学，这可以通过液态Ta的特定原子结构来促进。液态Ta的原子结构和动力学特性都有利于其玻璃化。我们的研究结果提供了全面的结构和动力学信息，更好地了解这些典型的单原子液体的GFA和结晶。
2022-04-05 cond-mat.dis-nn
Crystallization in a model glass: influence of the boundary conditions
利用分子动力学计算和Voronoi曲面拟合，研究了从液相开始，不同淬灭速率下软球玻璃的局域结构随温度的演化。这项研究是针对不同的尺寸和两种不同的边界条件，即通常的立方周期性边界条件和各向同性超球边界条件，粒子在四维超球表面上的演变。我们的研究结果表明，对于小的系统尺寸，结晶确实可以诱导的立方边界条件。另一方面，我们表明，有限尺寸的影响是更明显的超球，结晶是人为抑制，即使是大系统的尺寸。
1998-05-22 cond-mat.dis-nn
Revealing Rejuvenated Disorder States towards Crystallization in a Supercooled Metallic Glass-Forming Liquid
我们报告了一个深过冷金属玻璃形成液体中的结晶通过开发适当的集体变量的metadhesics模拟研究。通过结合自由能面和原子水平行为分析，揭示了一个异常吸热结晶过程：首先通过改变Cu原子周围的局部化学有序性，形成局部五重对称性较低、动力学较快的再生无序态，然后作为有序微晶形核的先驱.这一过程反映了一个复杂的能源景观，以及分离的玻璃和晶体盆地，产生的直接证据的内在挫折对结晶深过冷金属玻璃形成液体。此外，具有不同物理行为的再生无序状态提供了通过控制金属熔体的热历史来定制金属玻璃的性能的巨大机会。
2020-02-22 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph
Crystallization of hard-sphere glasses
我们用分子动力学研究了在硬球中停滞和结晶之间的相互作用。对于体积分数（$0.54 \leq phi \leq 0.63$）和多分散性（$0 \leq s \leq 0.085$）平面中的状态点，我们描绘了自发结晶的状态。对于非结晶（或预结晶）样品，我们发现等扩散线与理想的玻璃化转变在$ϕ_g \approx 0.585$，独立的$s$。尽管如此，对于$s<0.05$，结晶发生在$ϕ> ϕ_g$。这发生在系统老化的时间尺度上，并且未达到均方位移的扩散状态;根据这些标准，系统是玻璃。因此，与胶体文献中的普遍假设相反，在大块非晶态中发生自发结晶并不能证明这种状态是遍历流体而不是玻璃。
2009-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Unveiling the early stage evolution of local atomic structures in the crystallization process of a metallic glass
通过分子动力学模拟研究多组分金属玻璃结晶早期局域原子结构演化，发现热稳定性与初始短程有序无强相关并揭示对称性收敛现象，定量证明全局连通度而非二十面体簇总量是抗结晶关键因素。
2024-02-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Roles of liquid structural ordering in glass transition, crystallization, and water's anomalies
液态是物质的基本和本质状态之一，但由于高密度导致的多体关联和缺乏长程序，对液态的物理理解远远落后于其他状态，如气体和固体状态。液体科学中重要的开放问题包括玻璃化转变、结晶和水的反常现象。奥斯汀·安吉尔对这些问题做出了巨大贡献，并提出了许多具有根本重要性的新概念。在这篇文章中，我们回顾了这些概念如何影响我们的工作液体物理，重点是液体结构有序的玻璃化转变，结晶和水的异常的作用。
2022-01-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Crystallization and Local Order in Glass-Forming Binary Mixtures
本地组织的模拟玻璃形成的混合物，由于Kob和安徒生进行了分析。证据是提出了一个结构的过渡，从三角形的协调多面体立方作为较小的物种B的数量分数增加对等摩尔。确定了该变化对偏径向分布函数g-{BB}（r）的影响。的结晶速率的组合物上的依赖关系的确定和相关的观察到的结构变化。
2017-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Arrhenius temperature dependence of the crystallization time of deeply supercooled liquids
通常，过冷液体和玻璃对于结晶是热稳定的。经典成核理论（CNT）已被用来描述过冷液体的结晶动力学。然而，最近对超压缩硬球的研究表明，它们的结晶动力学是间歇性的，并通过雪崩样的颗粒重排来介导，这在很大程度上不同于CNT。这些观察结果表明，深度过冷液体或玻璃的结晶时间不能用CNT描述，但这一点尚未得到详细研究。在本文中，我们使用分子动力学模拟来研究软球在瞬间淬火后的结晶动力学。我们发现，虽然平衡弛豫时间增加，在一个超阿耳忒弥斯的方式随着温度的降低，结晶时间显示阿耳忒弥斯温度依赖性在非常低的温度。这与基于CNT的常规公式相反。此外，结晶的估计的能量势垒是令人惊讶的小相比，平衡动力学。通过对结晶和老化动力学的定量比较，我们发现老化和结晶之间的耦合是理解深过冷液体或玻璃快速结晶的关键。
2023-03-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Real-time observation of the isothermal crystallization kinetics in a deeply supercooled liquid
低于熔化温度时，$T_m$晶体是典型的元素或分子体系的稳定相。然而，将液体冷却到低于$T_m$，结晶是不可避免的。液体可以过冷，最终形成低于玻璃化转变温度$T_g$的玻璃。尽管它们具有长的寿命和产生表观稳定性的强势垒的存在，但过冷液体和玻璃保持固有的亚稳态和对晶体的热稳定性不稳定。在这里，我们研究了在深过冷液体在1100 K，大约一半之间的$T_m$和$T_g$的原型强玻璃形成剂GeO $_2$的等温结晶动力学。结晶过程已通过时间分辨中子衍射观察了约三天。数据显示，无定形结构向α-石英相连续重组，最终材料由陷入低密度残余无定形基质的结晶域组成。的衍射图案的定量分析，可以确定的时间演变的相对分数的晶体和非晶，这是通过一个经验模型解释的结晶动力学。这种方法提供了一个很好的描述的实验数据，并确定了晶体和非晶之间的捕食者-猎物一样的机制，密度变化作为阻挡屏障。
2016-11-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Connection between vibrational dynamics and topological order in simple glasses
我们比较振动动力学在两个结构不同的，简单的单原子模型玻璃分子动力学模拟：与面心立方相关的结构和玻璃主要是二十面体短程有序的Lennard-Jones玻璃。前者，其特征在于由一个单一的本地准周期性，只支持模式与声学行为。在后者中，观察到光学模式和两个不相称的长度尺度的存在。这种模式的振动动力学被证明是密切相关的弗兰克-卡斯珀晶体具有相同的局部拓扑秩序。
2000-11-28 cond-mat.dis-nn
Bond orientational ordering in liquids: Towards a unified description of water-like anomalies, liquid-liquid transition, glass transition, and crystallization
物质至少有三种基本状态，取决于温度和压力：气体，液体和固体（晶体）。这些状态由它们之间的一阶相变分离。在气相和液相中都存在完全的平移和旋转对称性，而在固相中，这两种对称性都被打破。在液体和固体之间的中间相中，包括液晶和塑性晶体相，仅保留两种对称性中的一种。在物质的基本状态中，人们对液态的了解最少。我们认为，这是至关重要的，更好地了解液体认识到，液体一般有一种倾向，有本地的结构秩序和它的存在是内在的和普遍的任何液体。这样的结构排序是许多体相关性的结果，更具体地说，键角相关性，我们相信这是描述液态的关键。我们表明，这种物理图像可以自然地解释与液态相关的困难的未解决的问题，例如水型液体（水，Si，Ge，...）的异常，液体-液体转变、液体-玻璃化转变、结晶和准晶形成，以统一的方式。换句话说，我们需要一个新的序参量来代表低的局部自由能组态，在许多情况下，这是键取向序参量，除了密度序参量的物理描述这些现象。在这里，我们回顾我们的两个顺序参数模型的液体，并考虑如何将瞬态局部结构排序与所有上述现象。并对这些现象之间的关系进行了讨论。
2013-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Formulation of thermodynamics for the glassy state: configurational energy as a modest source of energy
玻璃是一种过冷液体，非常缓慢地向平衡结晶状态松弛。它的能量平衡很难理解，因为人们普遍认为，玻璃态不能用热力学来描述。然而，经典的悖论，涉及的Escherifest关系和Prigogine Defay比可以解释时，“有效”或“虚构”的温度的慢模式作为额外的系统参数。在理清了正确的图景之后，从热力学的观点重新考虑玻璃是很有趣的。玻璃碎片，保持在固定的温度和体积，向较低的能量松弛。热量被释放，导致明显违反所有基本的热力学定律。最有趣的应用是使用玻璃或无定形系统作为能量来源，通过在熔融然后结晶的过程中提取构型能量。
2001-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Topological Description of the Aging Dynamics in Simple Glasses
我们用数值方法研究了单原子伦纳德-琼斯玻璃的老化动力学，重点研究了势能景观的拓扑结构，为此，势能景观已被划分为固定点（鞍点和最小值）的吸引盆。对老化动力学过程中所访问的稳定点的分析表明，存在两种不同的区域：i）在短时间（t<tc），系统访问鞍形的盆地，其能量和阶数随t减小; ii）在长时间（t> tc），系统主要位于与能量缓慢减小的极小值有关的盆地。t>t_c的动态可以用一个简单的随机游走来表示，其跳跃概率与等待时间的倒数成正比。
2000-12-01 cond-mat.dis-nn
Critical behavior of the fluctuation heat capacity near the glass transition of metallic glasses
本文通过测量七种块体金属玻璃的高频剪切模量，引入并计算波动热容 $ΔC_f$，发现其在玻璃转变附近呈现类似 $λ$ 峰的临界现象，并确定平均临界指数 $α=0.26$，表明玻璃转变具有介于二级相变与三临界点转变之间的连续相变特征。
2023-06-01 cond-mat.dis-nn
Insights into glass formation and glass transition in supercooled liquids, by study of related phenomena in crystals
我们将玻璃和粘性液体科学分为两个主要的研究领域，第一个涉及如何避免晶体，从而获得粘性液体状态，第二个涉及没有晶体形成时液体的行为。我们回顾了目前的一些努力，以阐明每个领域，在第一个单原子金属的玻璃化策略，以及在第二个属性的脆弱性的起源。这里的关键是玻璃形成器热力学的非平凡行为。我们探讨了粘性液体中的非指数松弛和动力学不均匀性的研究结果，强调了直接激发构型模式的方式有助于区分构型和非构型对过剩热容的贡献。然后，我们提出了一个计划，了解无机网络和非网络玻璃形成，其中包括水作为中间体的异常情况之间的关系。在最后一节中，我们将探讨通过研究无序晶体中发生的遍历性破坏、玻璃状转变所获得的额外见解。在这里，我们强调系统中的背景热力学的理解，因为遍历行为是一个lambda过渡。水和经典的网络玻璃形成剂似乎是这些的衰减版本。
2007-12-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nucleation instability in super-cooled Cu-Zr-Al glass-forming liquids
在过冷液体和玻璃的计算机模拟中，很少有代表某些类型的真实玻璃形成系统的通用模型起着特殊的作用。最近，它被证明是最广泛使用的模型玻璃形成- Kob-Andersen二元Lennard-Jones混合物-结晶在相当长的分子动力学模拟，而且，它实际上是一个非常差的玻璃形成在大系统尺寸。因此，我们对模型玻璃形成剂的结晶稳定性的理解远未完成，这是因为迄今为止考虑的系统尺寸相对较小且时间尺度较短。在这里，我们解决这个问题的两个嵌入的原子模型在过去几年中广泛使用的数值研究的Cu-Zr-（Al）块体金属玻璃。我们认为${\rm Cu_{64.5}Zr_{35.5}}$和${\rm Cu_{46}Zr_{46}Al_{8}}$合金具有高玻璃形成能力。探索他们的结构演变在连续冷却和等温退火，我们观察到，这两个系统成核在足够长的模拟，虽然${\rm Cu_{46}Zr_{46}Al_{8}}$表现出更高的临界成核时间的数量级。此外，对于大系统尺寸（$N > 20,000$），${\rm Cu_{64.5}Zr_{35.5}}$实际上对结晶不稳定。这两个系统结晶与四面体紧密堆积的不同类型的Laves相的形成。我们发现，这两个系统在液体和玻璃态的结构包含相当数量的多面体簇。我们认为，模拟${\rm Cu_{64.5}Zr_{35.5}}$合金的形核不稳定性是由于它的组成是非常接近的C15 Laves相结构的…
2018-09-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
From the ideal gas to an ideal glass: reversible path to random close packing
一个可重复的RCP状态是通过一个定义明确的速率过程，这是一阶的自由体积，从平衡热力学状态的硬球流体。RCP状态也通过热力学途径复制，该热力学途径抑制小晶体晶核的频繁产生，这可能导致紧密堆积的不均匀性。简单立方单占据（SCSO）池系统（其中结晶实际上被禁止）提供了从理想气体到理想玻璃（RCP）的一路可逆路径。通过这种途径，RCP的独特表征成为可能。
2008-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Revealing the role of molecular rigidity on the fragility evolution of glass-forming liquids
如果淬火足够快，液体能够避免结晶，并将保持在亚稳过冷状态下直至玻璃化转变，在进一步冷却时粘度显著增加。当液体接近玻璃化转变时，液体的松弛方式存在重要差异，在适度的温度变化下动态量的快速或缓慢变化，并且通过“脆性”的概念提供了量化这种变化的简单方法。在这里，我们报告的分子动力学模拟的一个典型的网络形成的玻璃，锗硒，并发现的松弛行为的过冷液体的刚性随温度的变化和空间分布的相应的拓扑约束，最终连接到脆弱性最小。这允许将脆性概念扩展到拓扑/刚性方面，以及各种结构玻璃的原子-销售相互作用的均匀性程度。
2016-05-24 cond-mat.dis-nn
Ultrafast spherulitic crystal growth as a stress-induced phenomenon specific of fragile glass-formers
我们提出了一个模型的突然出现，低于温度接近玻璃化转变，超快（GC）稳定模式的球晶生长在深过冷液体。我们解释这种现象控制的结晶和他们的部分释放流动在周围的无定形粘弹性基质的应力的产生之间的相互作用。我们的模型是一致的，与观察到的比率（$\sim10^4$）的快速到缓慢的速度和快速增长出现接近玻璃化转变的事实。这使我们得出结论，快速生长制度的存在需要（i）玻璃形成体的高脆性;（ii）球晶特有的精细亚结构。它最终预测，过渡是滞后的，从而允许一个独立的实验测试。
2012-07-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Exploring water's no-man's land
针对过冷水在“无人区”易结晶的问题，本文结合介电谱、量热和淬冷LiCl水溶液测量，发现水存在由强液体向脆性液体转变的迹象。
2025-06-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Probing equilibrium glass flow up to exapoise viscosities
玻璃是在结晶威胁下老化的非平衡系统。在普通玻璃形成过程中，原子扩散减慢，使其实验研究不切实际地长，以至于许多人认为时间尺度的差异是理所当然的。我们在这里规避这些限制，利用广泛的家庭的玻璃迅速获得物理气相沉积直接进入固态，赋予不同的“年龄”相媲美的标准冷却和等待千年。等温探测这些玻璃中的每一个的机械响应，我们推断出对应的粘度沿平衡线，直到exapoise值。我们发现的依赖性的弹性模量的玻璃年龄，追溯到温度陡度指数的粘度，撕毁了几个玻璃化转变理论的基石之一：动态发散。重要的是，我们的研究结果表明，玻璃在有限温度下停止流动的传统观点可能是错误的。
2015-08-27 cond-mat.dis-nn physics.optics
