Nucleation-induced transition to collective motion in active systems
虽然在活性体系中存在极性有序态已经得到了很好的证实，但自组装过程的动力学仍然是难以捉摸的。我们研究了一个自推进细长粒子通过排斥体积和排列相互作用相互作用的格子气模型，该模型显示了从各向同性到极性有序态的相变。通过对有序化过程的分析，我们发现这种转变是由临界成核团簇的形成和随后的粗化过程驱动的。此外，建立极性有序状态的时间表现出幂律发散。
2012-08-27 cond-mat.soft
Nucleation and phase transition of decagonal quasicrystals
本文基于Lifshitz-Petrich模型和零空间保持鞍点搜索方法，研究十方准晶从液体及周期晶体中的成核与相变路径，揭示其对称性破缺或恢复的一步与逐步模式，并指出逐步模式更可能发生。
2024-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
The Influence on Crystal Nucleation of an Order-Disorder Transition among the Subcritical Clusters
成核的研究通常集中在临界簇的性质上，但是晶格内缺陷的存在意味着核的群体必然通过具有不同程度的结构无序的前临界簇的分布而演变，从而形成生长稳定的晶体。要调查的作用前临界集群在成核中发挥，我们开发了一个简单的热力学模型晶体成核的集群大小和集群的顺序，使我们能够改变的工作，而不影响临界集群的属性形成的前临界集群的程度。系统的稳态和瞬态成核行为，然后进行了数值研究，不同的微观有序动力学。我们发现，该模型表现出一个通用的有序无序转变的前临界集群。独立的类型的有序动力学，增加无序的前临界集群的可访问性降低了稳态成核速率和成核滞后时间。此外，自由能表面和微观有序动力学之间的相互作用导致三个不同的成核途径。
2021-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological Defects as Nucleation Points of the Nematic--Isotropic Phase Transition in Liquid Crystal Shells
本研究针对切向排列球形液晶壳层的向列相-各向同性相变，结合理论与实验分析两种四+1/2缺陷构型，揭示缺陷分布对成核作用的影响，为相关传感与驱动应用提供支撑。
2024-02-01 cond-mat.soft
First-order transitions in glasses and melts induced by solid superclusters nucleated and melted by homogeneous nucleation instead of surface melting
过冷液体通过均匀成核作用产生固体超团簇，其在结晶之前充当玻璃、超稳定玻璃和冰玻璃相的构建块。在熔融温度Tm以上开始观察到液体到液体的相变以及取决于临界过热（Tm-T）/Tm的临界过冷。在Tm以上存在固体晶核，并以液体的均质成核而不是表面熔化的方式熔化。由经典形核方程预测的吉布斯自由能变化由在过冷期间稳定这些固体实体的附加焓完成。一个双液体模型，使用这个更新的方程，预测新的均匀成核温度诱导一阶转变，和新的液体和玻璃相的焓和熵。这些计算成功地应用于三苯甲烷，亚磷酸三苯酯，d-甘露醇，正丁醇，Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5，Ti 34 Zr 11 Cu 47 Ni 8，和Co81.5B18.5。预测了液态元素的临界过冷和过热速率（Tm-T）/Tm = 0.198，与Sn液滴的实验结果一致。
2019-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Generic folding and transition hierarchies for surface adsorption of hydrophobic-polar lattice model proteins
采用Wang-Landau采样方法研究了疏水极性晶格蛋白与吸引表面相互作用的热力学行为和结构性质。三个基准HP序列（48聚体、67聚体和103聚体）被认为具有不同类型的表面，其中每一个分别吸引所有单体、仅疏水（H）单体或仅极性（P）单体。折叠行为的多样性依赖于表面强度进行了讨论。分析各种结构可观测量的组合模式，例如，表面接触的数量的导数，连同比热，我们能够识别折叠和过渡层次的一般类别。我们还推断出这些过渡类别和相对表面强度之间的联系，即，H单体间的表面吸引力与链间吸引力之比。我们提出的分类方案的有效性加强了额外的基准序列的分析。因此，我们认为，折叠层次结构和识别方案是通用的HP蛋白与有吸引力的表面相互作用，无论链长，序列，或表面吸引力。
2013-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Heterogeneous critical nucleation on a completely-wettable substrate
新的体相在平坦衬底上的非均质成核可以与称为润湿转变的表面相变相关联。当这种体异质成核发生在具有零接触角的完全平坦的衬底上时，经典成核理论预测成核的自由能垒消失。事实上，即使在接触角为零的情况下，也会发生一级预湿转变，因此，始终存在一个临界晶核和一个自由能垒。此外，临界核的性质也发生了变化，从体相共存（欠饱和）之下的表面相变临界核转变为体相共存（过饱和）之上的体相异质形核临界核。最近，Sear [J.Chem.Phys { \bf 129}，164510（2008）]通过成核速率的直接数值计算表明，当核穿过共存时，核不会注意到这种变化。在我们的工作中的形态和形成的工作完全-可吸收的衬底上的临界核重新检查跨越共存使用界面位移模型。事实上，形态和形成功在共存中不断变化。我们的研究结果支持Sear的预测，并将重新点燃对完全结晶衬底上的异质成核的兴趣。
2011-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation and Growth of Droplets in Vapor-Liquid Transitions
采用Lennard-Jones体系的分子动力学模拟，研究了不同密度下温度淬火后的汽液相变动力学。对于临界密度，观察到双连续的液体和蒸汽域随时间的增长服从流体动力学机制的预测。另一方面，对于密度显著低于临界密度的淬火，通过液滴的成核和生长进行相分离。在后一种情况下，布朗扩散和碰撞机制的液滴增长被证实。我们还讨论了液滴间相互作用导致不同幅度的增长规律的可能性。还提供了早期观察到的更快增长的论据。
2013-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extending and validating bubble nucleation rate predictions in a Lennard-Jones fluid with enhanced sampling methods and transition state theory
我们通过显式分子动力学模拟计算了Lennard-Jones流体中气泡的成核速率。我们的方法-基于最近的自由能方法（被称为重新加权Jarzynski采样），过渡态理论，和一个简单的recrossing校正-使我们能够探测一个相当宽的范围内的速率在几个过热和空化制度的一致的方式。从这种方法桥梁不同的独立文献研究相同的模型系统的速率预测。因此，我们发现，基于经典成核理论，直接蛮力分子动力学模拟，和播种率预测是一致的，我们的方法和彼此。公布的利率来自前向通量采样模拟，但是，发现异常值。这项研究有两个目的。首先，我们在材料科学和化学物理的一个典型问题上验证了常用建模技术和外推方法的可靠性。其次，我们进一步测试我们的高度通用的配方率计算，并建立其适用性的成核过程。
2022-11-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase boundaries, nucleation rates and speed of crystal growth of the water-to-ice transition under an electric field: a simulation study
我们用计算机模拟研究了施加电场对水-冰相变的影响。我们使用最先进的模拟技术相结合，以获得相界和晶体生长速率（直接共存），成核率（播种）和界面自由能（播种和模具集成）。首先，我们考虑冰Ih，在没有场的情况下最稳定的多晶型。它的正常熔化温度，晶体生长速度和成核速率（对于给定的过冷度）随着磁场强度的增加而减小。然后，我们研究了极化立方冰，或冰Icf，在强电场下最稳定的固相。它的正常熔点上升的领域，并为一个给定的过冷度，在研究领域（0.3 V/nm）冰Icf成核和成长在一个类似的速度为Ih没有字段。磁场的净效应是，冰在较温暖的温度下成核，但以冰Icf的形式。这项工作的主要结论是，合理的电场（不足以打破水分子分开）是不相关的背景下均匀的冰成核在1巴。
2018-04-05 cond-mat.soft
Non-isomorphic nucleation pathways arising from morphological transitions of liquid channels
出于意外的新兴的液相（通道，凸起，液滴）的边缘薄，熔融烷烃梯田的形态，我们提出了一个新的异质成核途径。体积能和界面能之间的竞争以及边界条件决定了固体烷烃阶地边缘液相的生长和形状。计算和实验揭示了一个“前临界”的形状转变（通道到凸起）的液体达到其临界体积之前，沿着一个假定的形状守恒path.Bulk液体出现从新的形状，并根据过饱和度，新的途径可能有两个，一个或零的能量障碍。这些发现是广泛相关的许多异质成核过程，因为新的途径是由共同的，广泛的表面拓扑结构（划痕，步骤等）。
2012-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Advanced multicanonical Monte Carlo methods for efficient simulations of nucleation processes of polymers
单聚合物的冻结转变的调查是计算要求，因为表面效应占主导地位的成核过程。在最近的研究中，我们系统地表明，柔性，弹性聚合物的冻结性能取决于精确的链长。执行多规范蒙特卡罗模拟，我们面临着与液-固和固-固转变的几个计算挑战。出于这个原因，我们开发了新的方法和更新策略，以克服出现的问题。我们介绍了新的Monte Carlo移动和两个扩展的multicanonical方法。
2012-07-17 cond-mat.soft
A Method for Analyzing the Non-Stationary Nucleation and Overall Transition Kinetics. A Case of Water
我们提出的统计方法作为一个直接扩展的平均首次通过时间的概念分析的分子动力学模拟数据的相变。根据该方法，可以计算第一个$(i=1)$以及随后的（$i=2$，$3$，$4$，$\ldots$）成核事件，这允许计算时间相关的成核速率，即序参量的临界值（临界尺寸）、成核事件的等待时间和晶核的生长规律--即通常表征整个转变动力学所必需的所有项。该方法的应用不受特定热力学区域的限制，成核速率参数根据其基本定义进行提取。该方法不同于Wedekind-Bartell方案及其修改[A. V. Mokshin，B.N. Galimzyanov，J. Phys. Chem. B { \bf 116}，11959（2012）]，其中仅评估第一（最大）核的成核时间，并且其中可获得第一成核事件的平均等待时间，而不是真正的稳态成核时间尺度。我们证明了它的应用程序在不同温度下的水的汽-液相变动力学分析的方法的效率。基于粗粒分子动力学模拟数据计算了液滴的成核速率/时间特性和液滴生长参数。
2013-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation and phase transition of spherical crystals and quasicrystals
Xiangtan University（湘潭大学）；Wuhan University（武汉大学）；Kingfa Science and Technology Co., Ltd.（金发科技股份有限公司）
本研究利用Lifshitz-Petrich模型和鞍点搜索技术，揭示了球形晶体与准晶体成核及相变路径，阐明了多步相变与几何失配适应模式的内在关联。
2026-10-02 cond-mat.soft
Earthquake Nucleation along Faults with Heterogeneous Weakening Rate
从准静态滑移增长到动态破裂传播的转变构成了描述地震成核的一种可能方案。如果这种转变是相当好的理解均匀的故障，如何摩擦性能的多尺度粗糙体可能会影响整体稳定性的孕震断层仍然在很大程度上不清楚。结合经典的成核理论和凝聚态物理学的概念，我们提出了一个全面的分析框架，预测弱化率的非均匀性对线性滑移相关摩擦定律的成核长度$L_c$的影响。模型预测相比，从2D动态模拟沿非均质断层的地震成核测得的成核长度。我们的研究结果表明，摩擦性能和粗糙的大小之间的相互作用，产生三个不稳定的制度（本地，极值，均质化），每个相关的不同的成核方案，并在远低于成核长度的规模的异质性的影响可以平均。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation of a non-critical phase in a fluid near a critical point
一些球状蛋白质的相图有流体-流体转变以及流体-晶体转变。从流体相的流体-流体转变的临界点附近的晶体的均匀成核检查。随着流体-流体临界点的接近，在临界核中的分子数，核在顶部的自由能垒成核，被发现发散的等温压缩性。这种分歧是由于一层宽度等于流体相关长度的流体相包围着核的核心;在核中的晶体环境中的分子数量不会分歧。成核的自由能垒仍然是有限的，但它对化学势的导数等于临界核中的分子数的负数，因此是发散的。
2000-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on "Layering transition in confined molecular thin films: Nucleation and growth"
当流体被限制在两个分子光滑表面之间到几个分子直径时，它显示出其粘度的大幅度增强。从实验中可以清楚地看出，流体是一层一层地被挤出的。本文给出了准二维受限流Stokes方程的一个简单解，并考虑了逐层流动，修正了Phys.Rev.B，50，5590（1994）中的结果，同时指出，受限流体的运动粘度和表面阻力系数都可以由挤出面积的时间关系求得。将我们的解决方案与可用的实验数据进行拟合，得到的粘度值比本体中的粘度值高约7个数量级。
2006-04-20 cond-mat.soft
The low-density/high-density liquid phase transition for model globular proteins
采用蒙特卡罗模拟和有限温度经典密度泛函理论计算相结合的方法，研究了分子大小（排斥体积）和相互作用范围对模型球状蛋白质的表面张力、相图和成核性质的影响.我们使用一个参数化的潜力，可以顺利地从标准的Lennard-Jones相互作用特性的简单流体，十沃尔德-Frenkel模型的有效相互作用的球状蛋白质在溶液中。我们发现，大的大分子，如蛋白质的大排斥体积特性是在确定的液-气表面张力和成核性能的主导作用。势的范围的变化仅在排除体积小的情况下（例如对于简单流体）才显得重要。然后用密度泛函理论计算了从低密度相到高密度相的均匀形核过程，包括形核势垒、形核途径和形核速率。据发现，成核障碍通常只有几个$k_{B}T$和成核率大大高于将由经典成核理论预测。
2010-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Nucleation in sheared granular matter
本文介绍了一个宏观颗粒球堆积结晶的实验。该系统通常被认为是热驱动原子或胶体系统的模型。循环剪切摩擦球堆积，我们观察到一个一级相变从无序到有序状态。有序状态由与无定形体共存的混合FCC和HCP对称性的微晶组成。由均质成核引发的转变克服了64.5%体积分数的障碍。成核主要由小核的溶解和核的生长组成，核的生长已经达到约10个球的临界尺寸。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unstable slip pulses and earthquake nucleation as a non-equilibrium first-order phase transition
沿着最初静止的摩擦界面的快速滑动的开始、“地震成核”过程和耗散时空滑动动力学在广泛的物理系统中发挥重要作用。在这里，我们首先表明，通用摩擦定律描述的接口功能依赖于应力的稳态滑移脉冲的解决方案，这是不稳定的准一维近似薄弹性体。我们建议，这种不稳定的滑移脉冲的线性尺寸$L^*$和特征振幅的“临界核”的快速滑移在非平衡类比平衡一阶相变，并定量支持这一想法的动力学计算。然后，我们进行2D数值计算，表明成核长度$L^*$也存在于2D中，并且断裂力学Griffith样长度$L_G\!<\!L^*$的存在产生了更丰富的相图，其特征还在于持续的滑移脉冲。
2018-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Delayed nucleation in lipid particles
一级相变中的亚稳态传统上是用经典成核理论（CNT）来描述的。然而，最近越来越多的系统显示这样的过渡没有成功地模拟CNT。磷脂在过冷时的延迟结晶是一个有趣的案例，因为延长的时间尺度允许进入动力学。在这里，我们证明了可控的行为的长寿命的亚稳液晶相的二月桂酰-磷脂酰乙醇胺（DLPE），安排在多层囊泡，和随后的合作过渡到结晶状态。实验上，我们发现，在结晶的延迟是一个整体的现象，这是可调的，可以操纵跨越两个数量级的时间通过改变淬火温度，溶液盐度，或添加二级磷脂。我们的研究结果揭示了强大的持久性的亚稳态，并展示了明显的偏离CNT。这种独特的抑制的过渡可以解释的电阻的多层囊泡变形所造成的有核结晶域。由于磷脂被用作药物递送的平台，货物保持和释放的可编程设计可以是非常有益的。
2019-09-15 cond-mat.soft
Dynamics of Nucleation in the Ising Model
利用单自旋翻转蒙特卡罗动力学的跃迁路径取样方法研究了三维伊辛模型在60%临界温度下的反应成核途径。对过渡态系综（TSE）的分析表明，临界核是粗糙的和各向异性的。的TSE，投影到自由能表面上的簇的大小，N，和表面积，S，表明除了这两个传统的反应坐标成核的其他变量的意义。沿N的透射系数为~ 0.35，并且透射系数从1的这种减少是根据动态模型的随机性质来解释的。
2004-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Metastability and nucleation in the dilute fluid phase of a simple model of globular proteins
研究了模型球状蛋白质的稀相流动。该模型具有流体-流体过渡埋在流体-晶体共存区，因为做一些球状蛋白质。如果这种流体-流体转变没有深埋在流体-晶体共存区域内，则结晶相不会在稀释流体内成核。我们将这种晶体成核的缺乏与我们模型中的相互作用联系起来，并推测球状蛋白质之间的类似相互作用是导致许多球状蛋白质结晶困难的原因。
1999-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Fragile-to-fragile Liquid Transition at Tg and Stable-Glass Phase Nucleation Rate Maximum at the Kauzmann Temperature TK
过冷的液体是不稳定的。在Tg下的玻璃化转变的驱动力是过冷液体吉布斯自由能的变化。晶体形成的经典吉布斯自由能变化是完整的，包括焓节省。以晶体生长临界核为探针，观察了拉普拉斯压力变化Dp随Tg时焓变-Vm *Dp的变化，其中Vm为摩尔体积。一个稳定的玻璃-液体转变模型预测的特定的热跳跃的脆弱的液体在温度小于Tg，Kauzmann温度TK的液体熵过剩相对于晶体趋于零，TK和Tg之间的平衡焓，在TK的最大成核率含有魔原子数，和平衡潜热在Tg和TK。还描述了在Tg下的强到脆和强到强的液体转变，并从它们的比热跃变确定了它们的所有热力学参数。预测了在非晶态淬火的脆性液体的存在，这些液体在结晶之前的加热过程中不经历液-液转变。长时间的老化导致形成在TK的一个稳定的玻璃组成的超团簇含有多达147个原子，触摸和相互渗透，评价从成核率。在Tg下发生脆性到脆性的液体转变，而没有稳定的玻璃形成，而强玻璃在转变后是稳定的。
2015-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Crystal nucleation as the ordering of multiple order parameters
成核是一个活化过程，其中系统必须克服自由能垒，以便在亚稳相和稳定相之间发生一级相变。在液体到固体的转变中，该过程发生在不同对称性的相之间，因此它本质上是一个多维过程，其中所有对称性在转变处被打破。在这篇焦点文章中，我们考虑了一些最近的研究，突出了成核过程的多维性质。即使对于单组分体系，从亚稳熔体形成固体晶体也涉及两个（或更多）序参量的波动，通常与位置和取向对称性破缺的解耦有关。换句话说，我们需要至少两个序参量来描述一个系统的自由能，包括它的液态和晶态。这种解耦自然发生在非对称粒子或定向相互作用中，这里重点讨论水的情况，但我们将证明它也影响球对称相互作用粒子，如硬球系统。我们将展示如何处理成核作为一个多维的过程中，揭示了新的光的多晶型选择的过程中，外部场的成核过程中的影响，和玻璃形成能力。
2016-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystal nucleation along an entropic pathway: Teaching liquids how to transition
我们结合机器学习（ML）和蒙特卡罗（MC）模拟来研究晶体成核过程。使用ML，我们评估了结晶过程中密度和温度范围内系统的正则配分函数。我们实现这一点的例子中的Lennard-Jones系统通过训练人工神经网络使用，作为参考数据集，状态方程的亥姆霍兹自由能的液相和固相。ML预测的准确性进行了测试，在很宽的范围内的热力学条件下，结果显示，提供一个准确的估计为典型的配分函数，当从平面直方图模拟的结果相比。然后，ML预测被用来计算系统的熵在MC模拟等温等压系综。这种方法所产生的结果与氩的液相和固相的实验数据非常吻合。最后，以熵为反应坐标，利用伞形取样技术，我们能够确定晶体成核过程的吉布斯自由能分布。特别是，我们得到了一个自由能垒非常好的协议，从以前的模拟研究的结果。这里开发的方法可以很容易地扩展到分子系统和复杂的流体，是特别有前途的熵驱动过程的研究。
2018-09-09 cond-mat.soft physics.comp-ph
Liquid nucleation around charged particles in the vapor phase
本文从理论上研究了在带电球形粒子存在下汽液滴的成核过程。由于场梯度，足够接近蒸气-气体系统的临界点，电荷使蒸气相不稳定并开始相变。流体的自由能由静电能和平方梯度项增加的范德华表达式描述。我们计算了在任意温度、粒子电荷和蒸汽密度下的平衡密度分布。与经典成核理论相反，这里，液相和气相都不同于体相，因为它们在空间上是不均匀的。此外，该理论适用于尖锐和扩散界面，并自洽地计算表面张力。我们找到的组成分布，并整合他们得到的吸附附近的颗粒。我们发现吸附在一级相变线上不连续变化。这条线在足够高的温度下变成二级相变。我们用数值方法描述了相变点，并给出了相变点的近似解析表达式。我们构建了一个相图，表明在双节，spinodal，和临界温度的变化。结果表明，场梯度增大了液相成核的温度和蒸汽密度范围。
2021-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Entropy-Driven Phase Transitions in Colloidal Systems
本文分为两个独立的部分。在本论文的第一部分中，我们着重研究了胶体体系中成核的动力学途径。第二章简要介绍了成核的相关理论，经典成核理论然后在第三章中，我们研究了胶体的“最简单”模型系统中的晶体成核，即，单分散硬球系统，通过使用三种不同的模拟方法，即，分子动力学、前向通量采样和伞形采样模拟。随后，我们在第4章中将我们的模拟方法应用于更现实的胶体硬球系统。此外，我们还研究了由硬粒子组成的各种体系中的成核，即，硬哑铃（第5章）、硬棒（第6章）、硬胶体聚合物（第7章）和二元硬球混合物（第8章）。在本论文的第二部分，我们研究了几种胶体体系的相行为。在第九章中，我们研究了胶体硬超球的平衡相图，它的形状从立方体到八面体。我们在第10章研究了耗尽吸引力诱导的不对称斑片状哑铃胶束化。
2012-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
