Liquid structure changes of Bi under different melt states
本文着重讨论凝固与熔体的关系。纯Bi熔体在744 ℃下从84 ~ 120 min发生的异常变化表明熔体发生了液-液结构转变。基于液-液结构转变，对纯铋进行了实验研究。从不同的熔体状态冷却，凝固行为和组织发生了很大的变化，如过冷度、凝固时间、晶粒尺寸以及孪晶和台座的数量。特别是作为半金属的Bi在凝固过程中发生了液-液结构转变，金属性大大提高，固/液界面由光滑变为粗糙。
2018-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Transition from Icosahedral to Decahedral Structure in a Coexisting Solid-Liquid Nickel Cluster
我们用分子动力学模拟对1415个原子的镍二十面体进行了微正则热曲线的模拟。在熔化之前，Ni团簇表现出静态固-液相共存。最初，部分二十面体结构与非润湿熔体共存。然而，在非常接近熔点的能量下，二十面体结构被几乎完全被熔体润湿的截顶十面体结构所取代。这种结构一直保持到团簇完全熔化。这种转变似乎是由熔体润湿十面体结构的偏好驱动的。
2005-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Velocity selection problem for combined motion of melting and solidification fronts
本文讨论了两个移动固液界面的自由边界问题，这两个界面通过它们之间的液体层中的扩散场强烈地相互作用。这个问题出现在固体合金部分熔化过程中的液膜迁移（LFM）的背景下。在LFM机制中，系统选择由液膜中的扩散控制的更有效的动力学路径，而仅具有一个熔融前沿的过程将由母固相中的非常缓慢的扩散控制。相对较弱的相干应变能是线性调频的有效驱动力。在经典的枝晶生长问题，也在这种情况下，一个精确的家庭的稳态解与两个抛物线的前线和任意的速度存在，如果忽略毛细效应。我们发展了一个速度选择理论，包括各向异性表面张力的影响。与经典枝晶生长相比，熔化前沿附近固体中的强扩散相互作用和相干应变效应导致了实质性的变化。
2005-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Surface Melting and Breakup of Metal Nanowires: Theory and Molecular Dynamics Simulations
我们考虑金属纳米线的表面熔化通过解决一个唯象的双抛物线朗道模型和进行分子动力学模拟的镍和铝纳米线。该模型表明，当与固体表面接触的熔体的铺展参数$Δγ$为正（即，如果熔体润湿或部分润湿表面）并且线足够厚时，表面熔融将先于本体熔融，这与平面表面和足够大的纳米颗粒的情况一样。如果$Δγ$为阴性，则不会发生表面熔化。我们使用分子动力学模拟来测试这个模型，它假设金属丝的表面能是各向同性的。对于镍，我们观察到与存在的两个表面小面中的每一个相关联的各向异性表面熔化的开始，但是这让位于均匀的表面熔化，并且固体径向熔化，直到固体核心最终破裂。对于铝，虽然我们观察到一个面的完全表面熔化，但最低能量表面保持部分干燥，甚至达到熔体完全穿透固体芯的程度。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Linking Phase-Field and Atomistic Simulations to Model Dendritic Solidification in Highly Undercooled Melts
尽管我们对枝晶凝固的理论认识相对较好，但我们目前对这一过程进行定量建模的能力仍然非常有限。这是由于这样的事实，即枝晶的形态发展敏感地依赖于毛细管的各向异性的程度和/或固液界面的动力学性质，这对于冶金学感兴趣的材料是不精确已知的。在这里，我们模拟结晶高度过冷镍熔体使用计算效率相场模型连同各向异性最近预测的分子动力学模拟。结果进行比较的实验数据和线性化的溶解性理论，包括在界面处的毛细管和动力学效应的预测。
2001-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Physics of Solid and Liquid Alkali Halide Surfaces Near the Melting Point
本文提出了一个广泛的理论和模拟研究的高温行为的结晶碱金属卤化物表面为代表的NaCl（100），液体NaCl表面接近冻结，和非常不寻常的部分润湿的固体表面的熔体。使用两体刚性离子BMHFT势进行模拟，并充分处理长程库仑力。在初步检查的描述散装NaCl提供的这些潜力，这似乎一般很好，即使在熔点，我们进行了新的调查固体和液体表面。固体NaCl（100）在这个模型中被发现是非常非调和的，但在热时异常稳定。通过对表面自由能的热力学积分计算预测，NaCl（100）应该是一个有序的、不熔化的、甚至在熔点以上的亚稳表面。相比之下，模拟的液体NaCl表面被发现表现出大的热波动，没有分层秩序。尽管如此，它仍具有相对较大的表面自由能。后者被追踪到表面熵赤字，反映了某种表面短程秩序。最后，通过直接模拟液滴对NaCl（100）的部分润湿，利用杨氏方程推导了固液界面自由能。它的结论是，三个元素，即特殊的非谐稳定性的固体（100）表面，在液体表面的分子短程有序，和昂贵的固液界面，所有合谋导致的不良润湿的（100）表面由其自己的熔体在BMHFT模型的NaCl -最有可能也在真正的碱金属卤化物表面。
2005-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Surface melting of nanoscopic epitaxial films
通过引入有限尺寸的表面和界面过剩量，界面之间的相互作用，以修改通常的表面预熔现象。这是沉积在平面固体基底S上的薄固体膜s的表面熔化的情况。更确切地说，对于预熔化（润湿因子F<0）所必需的固体s被其自身熔体l润湿的通常条件，加上一个描述l/s界面与s/S界面相互作用的新量G。当G>0时，这种界面吸引力增强预熔化，从而预见两阶段增强的表面预熔化：连续预熔化，直到大约一半的沉积膜，随后是突然的一级预熔化。当G<0时，这些界面相互排斥，从而抑制了预熔化，并且膜在高于本体熔点（过热）时保持部分固态，这被称为跨熔化。弹性应力改变两种类型的熔化曲线。必须区分体应力和表面应力。
2007-06-20 cond-mat.mtrl-sci
77 New Thermodynamic Identities among Crystalline Elastic Material Properties Leading to a Shear Modulus Constitutive Law in Isotropic Solids
晶体材料的热力学分析使用应变体积，增量张量状态变量，这是体积每单位质量乘以增量应变。
2018-07-26 cond-mat.mtrl-sci
The interface heterogeneous nucleation and dynamic dispersion of nuclei in solidification process
通过比较不同形核条件下的晶粒尺寸，探讨了不同的形核机制。原始晶核起源于特定的界面，随后随着熔体流动分散到熔体中。晶核的存活概率决定了熔体中晶核的密度，存活晶核的长大最终形成凝固晶粒。成核过程是一个动态的、不断发展的过程，并随着实际实验条件和生产条件的变化而变化。
2013-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Al20+ does melt, albeit above the bulk melting temperature of aluminium
采用第一性原理平行回火分子动力学的微正则系综，我们报告了一个明确的固-液-样的熔融转变的存在下，在Al 20+团簇，没有发现在实验中。由多重直方图法得到的相变温度为993 K，比铝的熔点高60 K。均方根键长涨落、速度自关联函数和相应的功率谱进一步证实了从类固相到类液相的相变。分子中原子分析表明，内部和表面原子之间存在强烈的电荷分离，内部原子带负电荷，表面带正电荷。计算的扩散系数的分析表明，不同的流动性的内部和表面原子在类固相，和这些集群的内部原子的环境之间的差异与散装原子的提出了一个物理图片的起源比散装熔化温度。
2014-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Melting of alloys along grain boundaries
本文将合金沿晶界的熔化作为两个移动固液界面的自由边界问题来讨论。其中一个是熔化前沿，另一个是凝固前沿。三联点的存在在控制该过程的速度方面起着重要作用。界面通过它们之间的薄液体层中的扩散场强烈地相互作用。在液膜迁移（LFM）机制中，系统选择了一个更有效的动力学路径，该路径由液膜中相对短距离的扩散控制。然而，只有弱相干应变能的情况下，单相合金熔化的LFM的有效驱动力。只有一个熔化前沿的过程将由在相对大的距离上在母固相中的非常缓慢的扩散控制。
2007-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin gallium layers from solid-melt exfoliation
在大量有前途的二维（2D）原子层晶体中，真正的金属层是罕见的。通过理论和实验相结合的方法，我们报告的稳定性和成功剥离的原子薄的镓片，有两个不同的原子排列沿晶体学双晶方向的母α-镓。利用镓的固相和熔融相之间的弱界面，开发了固-熔界面剥离技术来提取这些层。声子色散计算表明，镓烯可以稳定体镓晶格参数。镓烯的电子能带结构显示出部分填充的狄拉克锥和费米能级附近的非线性色散带的组合，这表明镓烯应该表现为金属层。此外，它是观察到的强相互作用的镓烯与其他2D半导体诱导半导体金属相变，在后者铺平了道路，使用镓烯作为有趣的金属接触在2D设备。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Temperature of the inner-core boundary of the Earth: Melting of iron at high pressure from first-principles coexistence simulations
地核由一个半径为1221公里的实心球组成，周围是一个从行星中心延伸到3480公里的液体壳层，大约是向表面延伸的一半（地球的平均半径为6373公里）。核心的主要成分是铁，因此在固体和液体之间的边界（ICB）处遇到的压力下铁的熔化温度提供了核心温度的估计。在这里，我报告的熔融温度的Fe在压力附近的ICB，获得第一原理技术的基础上密度泛函理论。通过直接模拟铁的固液共存进行了计算，结果表明，在$\sim 328$ GPa的压力下，铁在$\sim 6370\pm 100$ K下熔化。这些发现与早期的模拟结果非常一致，早期的模拟使用了完全相同的量子力学技术，但通过计算固体和液体Fe的自由能获得了熔化特性
2009-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Understanding Homogeneous Nucleation in Solidification of Aluminum by Molecular Dynamics Simulations
采用改进的嵌入原子方法（MEAM）势，采用百万原子分子动力学（MD）模拟方法研究了铝熔体的均匀形核过程。在不受压力、自由表面效应和杂质影响的情况下，铝熔体可以自然地自发均匀形核。研究了过冷铝熔体在不同恒温条件下等温形核，过热铝熔体在不同冷却速率下淬火。测定了晶核的晶体结构、临界晶核尺寸、均匀成核的临界温度、诱导时间和成核速率。淬火模拟清楚地揭示了三个温度制度：亚临界形核，超临界形核，和固态晶粒生长制度。主晶相被确定为面心立方（fcc），但六方密堆积（hcp）和非晶态固体相也被检测到。铝熔体在凝固过程中由于层错的形成而产生六方晶系相。通过降低冷却速率，六方晶系和非晶相的体积分数降低。在盒体完全凝固后，模拟晶粒生长，并确定不同退火温度下的晶粒生长指数。
2017-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Heat transfer in rapidly solidifying supercooled pure melt during final transient
建立了一维过冷熔体凝固末期的传热模型。确定温度分布的Stefan问题的条件下，解决了（i）界面接近试样表面以恒定的速度$V$ ;（ii）的凝固潜热线性依赖于界面温度;（iii）所有的物理量给出的界面位置的指数函数的线性组合。首先，我们找到相应的双曲Stefan问题的解决方案，在该框架内的热传递是由电报方程描述。然后，通过极限转移$V/V_H \rightarrow 0$ $(V_H \rightarrow \infty)$，得到了初始抛物Stefan问题的解，其中$ V_H $是热扰动的传播速度，其中双曲热模型转化为抛物热模型.
2012-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Melting curve of magnesium up to 460 GPa from ab initio molecular dynamics simulations
基于从头算分子动力学模拟，采用固液共存方法计算了Mg在~460 GPa压力下的熔化曲线.在~30和100 GPa之间，我们的熔化曲线明显低于静态实验，但与最近的冲击实验吻合得很好。高达~450 GPa，我们的熔化曲线通常与使用小电池共存方法的第一性原理计算的熔点一致。我们发现，在几百GPa的高压下，由于液相中原子间相互作用的强烈软化，Mg的固-液共存模拟显示出与其他金属系统（如铝）明显不同的一些特征。例如，在给定的体积下，用于保持稳定的固液共存状态的压力和温度范围可以非常小。液相中的强烈软化也导致在非常高的压力下发生不寻常的重入熔融行为。折返熔融的开始预测在~305 GPa，接近小电池共存方法在~300 GPa。我们表明，计算的熔点，考虑重入熔化，可以很好地拟合到一个低阶Kechin方程，从而使我们有可能获得第一原理熔化曲线的Mg在压力高于50 GPa的第一次。固液共存模拟中的类似特性，以及重入熔融，也预计在高压下的液相中具有强软化的其他系统。
2022-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Strongly first order melting of a two dimensional molecular solid
已知二维系统中的熔化和凝固转变显示出极不寻常的特性。大多数早期的研究考虑了原子系统;在二维分子固体中的熔化行为在很大程度上仍然没有探索。为了了解分子系统中存在的多个能量和长度尺度对熔化转变性质的作用，在这里，我们报告了二维梅赛德斯-奔驰（MB）系统熔化的计算机模拟研究。我们发现，各向同性和各向异性相互作用的强度之间的相互作用可以产生丰富的相图。计算得到的固液相图由各向同性的液相和两个晶相组成-蜂窝状和倾斜状。与著名的KTHNY理论相矛盾，我们观察到强烈的一步一级熔融转变的蜂窝和斜固体。与原子系统相比，固体和液体中靠近转变的缺陷都更加复杂。
2013-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phase-Field Study of Polycrystalline Growth and Texture Selection During Melt Pool Solidification
本研究通过相场模拟揭示熔池纵横比偏离1时织构由弱变强，归因于热梯度形状与方向，且与初始晶粒密度无关。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial melting as a thermodynamic indicator of solid-state synthesizability
National University of Singapore（新加坡国立大学）
提出界面熔体稳定性是固态合成可行性的热力学条件，通过Fe-B体系验证，发现富硼界面熔体在常压下失稳，高压可恢复稳定性。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Grain growth competition during melt pool solidification -- Comparing phase-field and cellular automaton models
已经提出了一个广泛的计算模型来预测凝固过程中的微观组织的发展，但他们很少被相互比较的定量和系统的基础上。在本文中，我们比较相场（PF）和元胞自动机（CA）模拟的多晶生长在一个二维的熔池条件下的增材制造（粉末床融合）。我们比较使用本地（逐点）测量，以及平均晶粒取向分布在几个模拟得到的晶粒结构。我们探讨了CA空间离散化水平和熔池纵横比对所选晶粒织构的影响。我们的模拟表明，详细的微观特征相关的瞬态生长条件和固液界面稳定性（例如，初始平面生长阶段之前，其细胞/树枝状不稳定，或早期消除不利的取向晶粒由于相邻的晶粒侧支）只能被捕获PF模拟。由此产生的PF和CA预测之间的分歧只能部分解决的CA网格的细化。然而，在整个熔池的几个模拟平均的整体晶粒分布似乎导致PF和CA之间的一个显着更好的协议，与熔池形状和CA网格的一些变化。虽然还需要进一步的研究，特别是要确定适当的选择CA空间离散化和其链接到特征微观结构的长度尺度，本研究提供了一个有用的一步，在这个方向上，通过比较这两种方法定量在过程相关的长度和时间尺度。
2022-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio inspection of thermophysical experiments for zirconium near melting
本文采用量子分子动力学方法计算了固态和液态锆在熔化过程中的热物理性质。概述了现有的实验数据。重点分析了固态和液态锆的热膨胀、摩尔焓、电阻率和法向光谱发射率。第一性原理模拟和实验之间的差异的可能原因进行了讨论。我们的计算揭示了一个显着的体积变化与静电悬浮实验的协议熔化。同时，我们证实了在一些脉冲加热实验中获得的熔化焓的低值。在我们的模拟中，固体和液体Zr的电阻率被系统地低估，然而电阻率温度依赖性的斜率与实验一致。我们的计算预测几乎恒定的液体锆的法向光谱发射率。
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Nanowire Melting Modes during the Solid-Liquid Phase Transition: Theory and Molecular Dynamics Simulations
分子动力学模拟表明，在初始表面熔化后，纳米线可以通过两种机制熔化：界面前沿向线中心移动;界面处不稳定性的增长可以导致固体夹断和破裂。通过扰动描述界面动力学的毛细管波动模型，我们表明，当每个机制是首选和比较的结果分子动力学模拟。一个高原瑞利型的不稳定性被发现，并建议较长的纳米线将通过不稳定机制熔化，而在较短的纳米线的熔化前将移动到更接近中心之前，固体夹断可以启动。模拟结果支持这一理论;使界面不稳定的优选模式与线的长度成比例，较长的纳米线优选夹断和熔化;较短的线具有接近其熔化温度的更稳定的界面，并且优选经由向线中心移动的界面前沿熔化。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
NaCl nanodroplet on NaCl(100) at the melting point
以NaCl（100）为原型，研究了离子晶体表面的自润湿特性。很久以前由Mutaftagleev测量的非常大的接触角通过现实的分子动力学模拟很好地再现。基于这些结果，并在独立测定的液体-蒸气和固体-蒸气界面自由能，估计的固体-液体界面自由能提取。固-汽表面自由能很小，与液-汽表面自由能相似，为离子熔体润湿能力的降低提供了直接的热力学解释。
2004-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Kinetics at the Solid to Liquid Phase Transition
采用太赫兹时域光谱技术（THz TDS）测量果糖分子晶体的熔融动力学。结合单晶各向异性测量与密度泛函计算，我们分配的声子频率，并询问如何具体的声子熔化的行为。虽然几乎所有的低频声子连续红移与加热和熔化，最低能量的声子沿c轴偏振蓝移在熔化温度下，这表明一个初始的结构变化前立即熔化。我们发现，动力学遵循3D生长模型与大的活化能与以前的差示扫描量热法（DSC）测量一致。大的活化能表明多个H-键必须集体断裂的过渡。结果表明分子晶体动力学具有普遍性，皮秒分辨率的THz TDS可用于测量超快动力学。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Efficient basis expansion for describing linear and nonlinear electron dynamics in crystalline solids
我们提出了一个有效的基础扩展电子轨道来描述实时电子动力学在晶体固体。虽然三维笛卡尔坐标中的常规网格表示鲁棒地工作，但它需要大量的计算资源。为了减少计算成本，我们考虑使用截断基函数的扩展。采用截断的基态汉密尔顿算符的本征态的简单选择被证明是无用的。我们发现，在由原始$k$ -点的本征态组成的截断基函数上添加附近$k$ -点的被占据本征态是至关重要的。我们证明了有用的线性和非线性电子动力学计算的方法在晶体SiO $_2$。
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Structural short-range forces between solid-melt interfaces
我们预测的晶体固-熔界面的结构相互作用使用振幅方程，这是来自经典的密度泛函理论或相场晶体模型。在固-熔界面处的界面厚度的尺度上的固体有序指数衰减;两个这样的配置文件的重叠导致短程相互作用，这主要是由最长范围的密度波进行，这可以促进晶界预熔。我们计算这些相互作用的尾巴，根据两个晶体的相对平移完全解析和预测的相互作用势，并将其与数值模拟进行比较。对于晶界的相互作用，预计衰减速度为两个晶体没有取向差的两倍。
2012-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation of second-phase near elastic defects in crystalline solids
研究了合金中弹性缺陷附近第二相的非均匀形核问题。缺陷可以是位错线或存在于结晶固体中的裂纹尖端。我们用Ginzburg-Landau方程来描述缺陷周围序参量的时空演化。该模型考虑了固体的弹性和缺陷的弹性场与序参量场的相互作用。采用有限体积法求解了控制偏微分方程的序参量。我们研究的性质的相变在附近的缺陷。
2011-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Effects of isotherm patterns on cellular interface morphologies of melt pool origin
本研究通过三维相场模拟探究增材制造中不同等温线模式对熔池胞状界面形态的影响，发现等温线微小变化显著影响微观结构，非平面等温线产生更细胞状结构且减少偏析，为凝固材料宏观描述提供依据。
2024-11-22 cond-mat.mtrl-sci
The crystalline structure of orthorhombic SrRuO$_3$: Application of hybrid scheme to the density functionals revised for solids
采用混合密度泛函理论（DFT）方法，对基于固体计算的广义梯度近似（GGR）进行了计算，得到了基态正交SrRuO $_3$的晶体结构. Hartree-Fock（HF）交换能的量在$5-20\%$的范围内变化，以便系统地确定HF混合的最佳值，这又确保与实验测量的最佳对应。这样的调查允许扩展的工具，可用于有效的理论建模，例如，只有最近稳定的阶段SrRuO $_3$的工具集。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
A linear scaling method to evaluate the ion-electron potential of crystalline solids
本文提出了一个简单的线性标度表达式，用于计算晶体的离子-电子势。该表达式取代了长程离子-电子势与等效的局部电荷分布和相应的边界条件的单位电池。由于不需要二次标度结构因子-如传统方法中所使用的-该表达式显示出固有的线性行为，并且非常适合于在无轨道密度泛函理论内模拟大规模系统。该方案是在ATLAS软件包中实现的，并通过使用固体镁bcc晶格的单位晶胞中含有数万个原子进行基准测试。实验结果表明，该方法可以有效地模拟大尺寸晶体，计算精度高。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
A slow process in confined polymer melts: layer exchange dynamics at a polymer solid interface
采用分子动力学模拟的化学现实模型之间的石墨壁，我们表明，接近壁层之间的质量交换是一个缓慢的过程中已经在熔融状态的1，4-聚丁二烯。对于受限聚合物的玻璃化转变，由于堆积效应和分子内旋转障碍，该过程与减慢竞争。
2010-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Why Are Alkali Halide Solid Surfaces Not Wetted By Their Own Melt?
碱金属卤化物（100）晶体表面是不规则的，在三相点处被其自身熔体非常差地润湿。我们提出了广泛的模拟氯化钠，其次是计算的固体-蒸汽，固体-液体，液体-蒸汽的自由能表明，固体氯化钠（100）是一个非熔化的表面，它的全部行为可以定量地解释在一个简单的Born-Meyer-Huggins-Fumi-Tosi模型势。不完全润湿的阴谋追踪到三个因素：表面非谐稳定固体表面;一个大的密度跳跃造成不良的液体-固体粘附;初期NaCl分子相关性不稳定的液体表面。后者进行了详细的研究，它表明，表面短程电荷秩序的行为，以提高表面张力，因为初期的NaCl分子的形成有害地降低了液体NaCl的表面熵远低于固体NaCl（100）。
2005-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Physics and Nanofriction of Alkali Halide Solid Surfaces at the Melting Point
碱金属卤化物（100）表面在三相点处被其自身的熔体润湿得非常差。我们在一个简单的（BMHFT）模型势中对NaCl（100）进行了模拟。对固体-汽、固-液和液-汽自由能的计算表明，固体NaCl（100）是一个非熔化表面，其不完全润湿是由三个因素共同作用的结果：表面非谐性稳定固体表面，较大的密度跃变导致液-固粘附不良，表面非谐性使固体表面不完全润湿。初始NaCl分子关联使液体表面不稳定，特别是使其熵降低到远低于固体NaCl的熵（100）。目前，我们正在利用这个表面的非熔化特性进行案例研究模拟硬尖滑动的热稳定晶体表面。初步结果揭示了新的现象，其适用性可能更大的普遍性。
2006-02-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Surface Transformations and Water Uptake on Liquid and Solid Butanol near the Melting Temperature
水与有机表面的相互作用在生物系统和许多地球系统过程中至关重要。本文描述了160 ~ 200 K温度范围内液态和固态丁醇对水的碰撞和吸收动力学的实验研究。超高温D2 O分子（0.32 eV）进行有效的捕获固体和液体丁醇，只有一小部分散射非弹性后，表面模式的动能损失80%。捕获的分子在几毫秒内解吸，或者在较长时间内被丁醇相吸收。吸水率和表面停留时间随温度高于180 K而增加，表明丁醇表面的熔融温度低于本体熔融温度4.5 K。水吸收在熔点逐渐变化，并且捕获的分子通过扩散到高于190 K的液体中而迅速损失。这表明液体丁醇在高于熔点高达5.5 K时保持具有有限透水性的表面相。这些表面观察结果表明，在跨越本体熔融温度的10 K范围内，从固体到液体丁醇的增量变化，与本体丁醇和先前研究的材料的行为相反。
2013-09-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Anisotropy in interface stress at the BCC-iron solid-melt interface: molecular dynamics and phase field crystal modelling
固-熔界面处的界面应力一般是各向异性的。界面应力的各向异性可以使用分子动力学（MD）和相场晶体（PFC）模型来评估。在本文中，我们报告我们的结果评估的各向异性界面应力在体心立方固体与其熔体。具体来说，我们研究铁使用MD和PFC模型。我们发现，虽然MD和PFC可以用于评估，PFC和基于PFC的振幅方程给出定量一致的结果，MD和PFC的结果是定性相同的，但不匹配定量。我们还发现，即使在BCC中界面自由能只有弱的各向异性，界面应力的各向异性也很强。这种强的各向异性对这些材料在纳米尺度上的平衡形状、生长形态和其他性质具有影响。
2021-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Breaking the wire: the impact of critical length on melting pathways in silver nanowires
本文通过分子动力学模拟与理论建模研究银纳米线熔化机制，发现临界长度决定熔化路径：长线遵循扩散驱动模型，短线受非平衡效应主导并加速熔化，为纳米结构设计提供依据。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Generic and Automated Methodology to Simulate Melting Point
本文提出一种基于分子动力学模拟的通用全自动熔点预测工作流程，通过两种模拟模式分别处理有无元素分配的情况，并结合温度-体积数据拟合技术精确确定熔点与凝固点。
2024-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Polarization effects in ionic solids and melts
离子固体和熔体是其中相互作用由静电效应主导的化合物。然而，离子的极化在许多方面也起着重要的作用，近年来由于现实的可极化相互作用势的发展而得到澄清。在详细介绍这些模型后，我们说明了极化效应对一系列关于结构性质的例子的重要性，例如特定晶体结构的稳定性或在熔体中形成高度协调的多价离子，以及动态性质，例如离子物种的扩散。对熔盐界面结构的影响（与真空和带电金属）也进行了描述。虽然这里描述的大多数结果涉及无机化合物（熔融氟化物和氯化物，离子氧化物.），还将简要讨论室温离子液体的特殊情况，即一类特殊的熔盐，其中至少一种物质是有机的，以表明从“简单”熔盐的研究中获得的想法如何被转移到这些更复杂的复杂系统中。
2015-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Time-dependent density functional theory for a unified description of ultrafast dynamics: pulsed light, electrons, and atoms in crystalline solids
我们发展了一种新的多尺度计算方案来描述光电磁场与晶体中的电子和原子的耦合动力学，其中基于含时密度泛函理论的第一性原理分子动力学被用来描述微观动力学。该方法适用于非线性和超快光学中的广泛现象。为了证明该方法的有效性，我们将其应用于探测脉冲传播过程中发生拉曼放大的金刚石中相干声子的泵浦-探测测量。
2018-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Universal Criterion of Melting
熔化作为一个问题，在液-固界面的本地化进行了动态分析。一个林德曼的熔化标准，来自特定的振动振幅，这原来等于一个普遍的商（约十分之一）的分子间距，在界面上。林德曼比的近似普适性显然是由于熔化附近的强烈过阻尼动力学而产生的，尽管非谐相互作用是系统特定的。一个类似的标准推导出结构位移的大部分{ \em固体}，特别是预熔层，该标准不再是严格的普遍性，但仍然只取决于谐波性能的固体。我们进一步计算了在深度过冷流体中，基本分子平移的大小对温度和高频弹性常数的依赖关系。我们明确地表明，不同的液体状态之间的表面张力，附近的玻璃化转变的过冷液体，是几乎均匀的熵和能量的贡献之间的分裂。
2006-07-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Melting curve of black phosphorus: evidence for a solid-liquid-liquid triple point
本文利用同步辐射X射线衍射和基于黑磷各向异性P-T响应的原位计量方法，精确测定了黑磷的熔化曲线，证实并定位了固-液-液三相点，并揭示了低压区液-固转变的不可逆性。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Phase field modelling of grain boundary premelting using obstacle potentials
本文研究了Steinbach和Pezzolla [I]的多序参量相场模型. Steinbach，F. Pezzolla，A generalized field method for physiological transformations using interface fields，Physica D 134（1999）385-393]关于其描述晶界预熔化的能力。对于单个序参量情况，固-熔界面总是吸引的，这允许在本体熔点以上具有（不稳定的）平衡固-熔-固共存。描述界面相互作用的温度依赖的熔体层厚度和分离势受热耦合函数的选择和定义液相量的措施的影响。由于严格有限的界面厚度，相互作用范围也是有限的。对于一个多序参量模型，我们发现要么是纯粹的吸引力，要么是纯粹的排斥力。预熔过渡，然后直接链接到晶界和固-熔界面能的比率。
2014-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress-stress correlations in two-dimensional amorphous and crystalline solids
本文用经典弹性理论结合实验与模拟数据，证明二维非晶固体与各向同性晶体固体在静态应力-应力关联上不可区分，且 pinch-point 奇点并非非晶独有，证实了静态应力关联的普适性。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological Description of the Solidification of Undercooled Fluids and the Temperature Dependence of the Thermal Conductivity of Crystalline and Glassy Solids Above Approximately 50 K
采用四元数取向序参量描述凝固过程，研究了晶态和非晶态固体热输运性质的拓扑起源。全局取向秩序，实现了自发对称性破缺，是防止在有限的温度下的系统，存在于有限的尺寸（Mermin-Wagner定理）。正如复杂的有序系统在二维和一维中存在于有限维中一样，由于序参量的维数，四元数有序系统在四维和三维中也存在于有限维中。就在熔化温度以下，自发产生的拓扑缺陷形式的取向偏差波动阻止了固态的发展。使用O（4）量子转子模型很好地描述了这样的凝固系统，并且预期缺陷驱动的Berezinskiii-Kosterlitz-无相变（BKT）转变将过冷流体与结晶固体状态分离。在受限的维度中，除了取向有序的基态之外，取向无序的基态可以通过调整相关O（n）量子转子模型哈密顿量中的非热参数来实现;因此，预期玻璃状固体状态作为O（4）量子转子模型的不同基态而存在。在这种凝固的拓扑框架内，有限的Kauzmann温度标志着晶体和玻璃态之间的一级转变，在属于O（4）量子转子模型的“自对偶临界点”。这种跃迁是属于O（2）约瑟夫森结阵列（JJAs）的量子相变的高维模拟。晶体和玻璃态固体的热输运性质，高于约50 K，被认为是沿着电传输性质的JJA跨超导体到超绝缘体的过渡。
2018-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Accurate approximations of density functional theory for large systems with applications to defects in crystalline solids
本章介绍了科恩-沙姆密度泛函理论（DFT），使非常大规模的模拟控制近似。这项工作的动机是研究晶体固体中的缺陷，尽管这些想法可以用于其他应用。其核心思想是将DFT表述为密度算子上的最小化问题，并将空间和谱离散化为系统收敛的近似。这使得有效的和自适应的算法，解决DFT方程，没有额外的建模，并达到所需的精度，非常大的系统，线性和次线性缩放。基于这种近似的各种方法，并通过选定的例子证明其数值性能。这些例子也提供了重要的洞察力的力学和物理缺陷的晶体固体。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.FA
Crystal growth kinetics in Lennard-Jones and Weeks-Chandler-Andersen systems along the solid-liquid coexistence line
用非平衡分子动力学模拟研究了Lennard-Jones和Weeks-Chandler-Andersen面心立方晶液界面（100）、（110）和（111）晶向固液共存线上的晶体生长动力学。观察到沿共存线的生长动力学减慢，这主要是温度效应，其他量如熔化压力和液体自扩散系数具有可忽略的影响。这两种潜力的增长动力学变得相似，在大值的熔化温度和压力，当两者都类似于一个纯粹的排斥性软球势。从熔体结晶的经典模型是在合理的定性与我们的模拟数据。最后，研究了几个单相经验熔化/冻结规则沿共存线的有效性。
2015-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
