Microstructure and velocity of field-driven solid-on-solid interfaces moving under stochastic dynamics with local energy barriers
本文研究了（1+1）维固体-固体界面的微观结构和稳态传播速度，该界面在一个外力（如磁场或（电）化学势差）作用下远离平衡态.我们使用解析非线性响应近似[P.A. Rikvold和M. Kolesik，J. Stat. 100，377（2000）]以及动力学蒙特卡罗模拟。在这里，我们考虑的界面下移动的阿克里欧斯动力学，其中包括允许伊辛/晶格气体状态之间的微观能垒。研究了两种不同的动力学：标准的一步动力学（OSD）[H. C. Kang和W. Weinberg，J.Chem.Phys.90，2824（1992）]和两步跃迁动力学近似（TDA）[T. Ala-Nissila、J. Kjoll和S.C. Ying，Phys.Rev.B46，846（1992）]。在OSD中的作用力和模型中的相互作用能的影响在转变率中分解（软动态），而在TDA中这样的分解是不可能的（硬动态）。在完全符合以前的一般理论结果，我们发现，下TDA的局部界面宽度显着增加所施加的力。与此相反，界面结构与OSD的影响很小的力，定性与理论预期。结果也得到了力的依赖性和各向异性的界面速度，这也显示出良好的一致性与软，硬动力学之间的差异的理论预期的差异。我们的研究结果证实，不同的随机界面动力学，所有服从细致平衡和相同的守恒定律，但可以导致从根本上不同的接口响应所施加的力。
2006-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Grand potential in thermodynamics of solid bodies and surfaces
利用固体溶解态的化学势或与溶液平衡时的化学势张量的相应分量，提出了固体大热力学势的新概念。这允许将在平面表面处的吉布斯量$σ$（表面功，通常称为固体-流体界面自由能）的定义推广为每单位表面积的超额总热力学势，其（1）不依赖于分割表面位置，并且（2）对于流体和固体是共同的。
2009-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Fermi surface effects in solid-solid phase transitions in simple metals under pressure
我讨论的行为组1和2的压力下的元素，描述晶体学的基础上金刚石砧压力细胞实验和电子结构计算。除了这些精确的方法，我们讨论了更直观的图片的电子驱动力的过渡，和结构图案，优化电子能量的费米能量打开赝能隙。
2005-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Extracting hydrogel properties by watching hydrogel particles moving through solid ice
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本研究利用水凝胶颗粒在冰中因低温抽吸而移动的现象，以皮升级体积高分辨率测量其渗透率、压缩性和多孔弹性扩散系数，并发现经典预测模型不适用于真实水凝胶。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Discrete Solid-on-Solid Model for Nonequilibrium Growth Under Surface Diffusion Bias
介绍了一个有限迁移率非平衡固体-固体动力学模型，作为一个简单的描述随机气相沉积和表面扩散偏置条件下的生长界面的形态演变。大规模的随机蒙特卡罗模拟使用一个本地的协调依赖的瞬时松弛的沉积原子产生复杂的表面形态，其动态演化是不符合任何现有的连续动态表面生长方程。利用大规模模拟定量计算了形貌演化的粗化和粗化动力学临界指数。
1998-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Surface roughness evolution in a solid-on-solid model of epitaxial growth
本文介绍了从动力学蒙特卡罗模拟的动力学表面粗糙化的结果，使用一个重要的和实验相关的外延生长模型-固-固模型与Arrhenius动力学。扩散吸附原子的限制包括允许跳下来，只有在一个单层的高度的步骤，以避免可能不切实际的事件，从任意高的步骤跳跃。模拟结果和精确的解析表达式表示的表面粗糙度的时间演化不依赖于衬底的尺寸，并清楚地提出了这样的结论，即对于任何基本的参数设置的模型的渐近极限通常的随机沉积过程的增长指数$β=1/2$。在高温下，它是由一个长的瞬态政权，其特征是由一个光滑的表面覆盖着多孔柱和描述的幂律与$β=3/4$。
2014-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of Strain-dependent Solid Surface Stress
表面应力，也称为表面张力，是任何界面的基本材料性质。然而，在传统的工程材料，如金属和氧化物，固体表面应力的测量已被证明是非常具有挑战性的。因此，我们的理解在很大程度上依赖于未经检验的理论，特别是关于这种性质的应变依赖性。在这里，我们利用软聚合物凝胶的高顺应性和大的弹性变形能力直接测量固体表面应力作为应变的函数。正如金属理论工作所预期的那样，我们发现表面应力通过表面模量取决于应变。值得注意的是，我们的软凝胶的表面模量比零应变表面张力大许多倍。这表明，表面应力可以发挥主导作用，在固体力学在更大的长度尺度比以前预期的。
2017-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Is the surface fluid during surface melting, a study of the surface shear modulus of solid Gallium
3D固体的熔化通常在其表面熔化之前，这是一个在低于熔化温度的温度下开始的独特过程。到目前为止，表面熔化主要是通过衍射或其他非接触技术来研究的，揭示了表面如何随着温度而逐渐变得无序。我们设计了一种方法来测量表面的有效剪切模量，这是另一种在熔化时应该改变的属性。这个属性以前没有测量过。我们将这种方法应用于镓的表面熔化，发现在熔化温度以下约9K，在预熔化开始附近，这种表面剪切模量突然消失。
2019-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Melting and nonmelting of solid surfaces and nanosystems
我们提出了一个广泛的，但简洁的审查，我们目前的理解，主要是基于理论和模拟工作，从我们的小组，固体表面和纳米系统的平衡行为接近散装熔点。在第一部分中，我们定义的现象，特别是表面熔化和非熔化，并回顾了一些相关的理论方法，从启发式理论到计算机模拟。在第二部分中，我们描述了几种不同类型的固体，从范德华晶体，价半导体，离子晶体和金属的表面熔化/非熔化行为。在第三部分中，我们解决特殊情况下，如应变固体，玻璃表面的解冻，旋转表面熔化。接下来，我们简要地离题到液体金属的表面分层，可能导致固体状或六角二维相漂浮在液体上。在最后一部分，表面熔化的纳米团簇和纳米线的预熔化的关系进行了审查。
2005-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Role of topology in scaling laws for studying mechanics in open-porous solids: Moving beyond classical Gibson-Ashby scaling
University of Twente（特温特大学）
该研究提出拓扑感知框架，分离无序多孔材料模量标度的本征与结构贡献，发现拓扑变化会改变表观标度指数，为理解异常模量标度提供基础。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math-ph
Theoretical study of solid iron nanocrystal movement inside a carbon nanotube
我们使用基于第一性原理的动力学蒙特卡罗模拟来研究电流驱动下碳纳米管中固体铁粒子的运动。铁的迁移运动的起源是电迁移力。尽管铁的表面看起来是整体运动的，但我们发现铁的核心原子是完全静止的，只有表面原子在运动。在与碳纳米管的接触区域中的移动由电迁移力驱动，并且在其余表面上的移动由扩散驱动。我们的计算结果还提供了一个简单的模型，可以预测的质心速度的铁磁体在很宽的参数范围。我们发现定性和定量的协议与实验数据的铁磁质心速度。
2013-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Using Sohn's law of additive reaction times for modeling a multiparticle reactor. The case of the moving bed furnace converting uranium trioxide into tetrafluoride
多粒子反应堆的主要问题之一是处理它们的多尺度方面。对于建模，通常需要将反应器模型（描述宏观尺度的现象）与所谓的颗粒模型（模拟单个颗粒或粒子的行为）相耦合。H.Y. Sohn（1978）使用加性反应时间定律来近似但解析地计算反应器模型中颗粒的反应速率。与数值颗粒模型相比，它的最大优点是大大减少了计算时间，特别是在复杂反应堆模型的情况下。这是我们用来模拟移动床炉的方法，移动床炉是一种逆流气固反应堆，用于从三氧化铀生产四氟化铀的核燃料制造路线。我们开发的数值模型是二维的，稳态的，基于有限体积法。它描述了固体和气体流动，对流，传导和辐射传热，以及该过程中涉及的六种化学反应。应用反应时间加和定律，解析计算了反应器内各离散点的三个主要气固反应速率。我们已经证明了这种方法的有效性，通过比较其结果与从数值晶粒模型计算。文中还详细介绍了移动床炉模型本身的主要结果和计算所揭示的优化过程的可能性。
2008-03-19 cond-mat.mtrl-sci
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
Exchange-Correlation Hole of a Generalized Gradient Approximation for Solids and Surfaces
本文提出了多电子系统角平均和系统平均交换关联空穴的广义梯度近似（GGA）。这个洞，它满足已知的精确约束，恢复PBESol（Perdew-Burke-Ernzerhof固体）交换相关能量泛函，GGA，准确地描述了密集堆积的固体及其表面的平衡性质。我们发现，我们的PBEsol交换相关孔描述的波矢分析的jeldom交换相关表面能与一个复杂的随时间变化的密度泛函计算（其三维波矢分析，我们在这里报告）。
2009-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Internal sinks and the smoothing of the surface structure in solids under irradiation
本文考虑了辐照和点缺陷的内陷对固体表面结构的扁平化速率的影响。辐照只产生额外的外部源的点缺陷（空位和间隙原子）。一般系统的方程制定。在稳态条件下得到了系统的解，结果表明，辐照能增加或减少表面的平坦化速率，这取决于固体的某些参数。
1998-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Universality Class of Discrete Solid-on-Solid Limited Mobility Nonequilibrium Growth Models for Kinetic Surface Roughening
我们调查，使用降噪技术，渐近普适性类的研究非平衡有限迁移率原子固体固体表面生长模型的Wolf和Villain（WV）和达斯Sarma和Tamborenea（DT）的背景下，在理想的分子束外延动力学表面粗糙化。我们发现，基本上所有早期的结论，DT和WV模型的普遍性类严重阻碍了缓慢的交叉和非常长的寿命瞬态效应。我们确定正确的渐近普适性类（ES），这不同于早期的结论在几个实例。
2001-06-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Solid Capillarity: When and How does Surface Tension Deform Soft Solids?
软固体在一个重要方面不同于硬固体：它们的表面应力可以驱动大的变形。基于在莱顿洛伦兹中心举行的专题研讨会，本意见强调了在不断增长的固体毛细作用领域的一些最新进展，并提出了其发展的关键问题。
2015-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Restoring the density-gradient expansion for exchange in solids and surfaces
成功的现代广义梯度近似（GGA）偏向于原子能。恢复交换的第一原理梯度展开在很宽的密度梯度范围内消除了这种偏差。我们介绍PBESol，一个修订的Perdew-Burke-Ernzerhof GGA，提高了致密填充固体及其表面的平衡性能。
2008-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Energy loss of charged particles moving parallel to a magnesium surface
我们提出了从头计算的电子能量损失的带电粒子移动到镁表面外，从一个现实的描述的单电子能带结构和一个完整的治疗价电子的动态电子响应。我们的研究结果表明，等离子体共振，这主要是由于存在的带结构效应的有限宽度，强烈修改的渐近行为的能量损失在大的距离从表面。这种效应对于理解带电粒子与微毛细管内表面之间的相互作用是相关的。
2008-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic model and kinetic Monte Carlo simulation of solute interactions with stationary and moving grain boundaries. II. Application to two-dimensional systems
本研究将第一部分提出的溶质与晶界相互作用随机模型扩展至二维固相-固相界面晶界，预测了静止晶界粗糙化转变与运动晶界可逆动态粗糙化，阐明了其对晶界迁移的影响并与经典模型对比验证。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Growth enhanced surface diffusion and elastic instability on amorphous solids
发展了一个固体生长的连续模型，考虑了吸附原子的沉积、表面扩散和与结构相关的掺入率。对于非晶态固体，它与表面能密度有关。高吸附原子密度导致（a）Mullins经典方程[J. Appl. Phys. { \bf 28}，333（1957）]的生长增强动力学，而没有（b）生长膜中具有横向应力的Asaro-Tiller-Grinfeld-Srolovitz不稳定性。后者的机制是由于在最近的实验中发现的形态。
2000-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Measurement of the differential surface and volume excitation probability of medium energy electrons in solids
一个程序的开发，严格分解实验损失谱的中能电子从固体表面反射到由于表面和体积电子激发的贡献。这可以通过分析在不同实验条件下获得的两个光谱来实现，例如在两个不同的能量和/或几何构型下测量。该过程的输入参数包括弹性散射截面和体积散射的非弹性平均自由程。（归一化）微分非弹性平均自由程以及微分表面激发概率检索通过这个程序。反射电子能量损失谱（REELS）数据Si，Cu和Au进行此程序和检索的微分表面和体积激发概率与文献中的数据进行比较。结果验证了普遍接受的模型中能量电子输运在固体前所未有的细节。
2005-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Superheating and solid-liquid phase coexistence in nanoparticles with non-melting surfaces
我们提出了一个现象学模型的纳米粒子与小平面，只有部分润湿的液相熔化。我们表明，在这个模型中，作为固体纳米粒子寻求避免与液体共存，微正则熔化温度可以超过散装熔点，并且共存的发病是一级转变。我们表明，这些结果是一致的分子动力学模拟的铝纳米粒子保持固体以上的体熔化温度。
2006-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption-induced surface normal relaxation of a solid adsorbent
我们研究了气体在固体可变形吸附剂的平坦表面上的吸附，同时考虑到热波动，并详细分析了热波动对吸附剂变形的影响。本文导出了吸附粒子双态系统两态共存的条件。我们建立了由热涨落引起的吸附诱导表面法向弛豫的具体性质。在抛物近似和一般情况下，导出了该系统两个稳定状态之间的平均跃迁时间。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Vicinal Surface with Langmuir Adsorption: A Decorated Restricted Solid-on-solid Model
我们研究了限制性固-固模型中的邻面问题，其中的Langmuir吸附质被看作是没有横向相互作用的二维格子气。通过化学势考虑了环境相中吸附物蒸气压的影响。采用传递矩阵法结合密度矩阵算法计算表面自由能$f$、吸附覆盖率$Θ$、台阶张力$γ$和台阶刚度$\tildeγ$。详细的阶梯密度依赖的$f$和$Θ$。在温度和吸附质化学势的平面上绘制了粗化过渡曲线。我们发现多重入粗化转变伴随着逆粗化现象。我们还发现准重入行为的步骤紧张。
2001-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Applying the Coupled-Cluster Ansatz to Solids and Surfaces in the Thermodynamic Limit
现代电子结构理论可以预测和模拟表面科学和固体物理中的大量现象。为了允许与实验直接比较，这种从头计算预测必须在热力学极限下进行，这大大增加了多电子波函数理论的计算成本。在这里，我们提出了一种方法，实现了热力学极限结果的固体和表面使用的“金标准”耦合集群ananadministration的量子化学与前所未有的效率。我们研究了碳金刚石和石墨晶体之间的能量差，水在h-BN上的吸附能，以及Ne固体的结合能，证明了固体和表面的耦合簇理论的效率和准确性的提高。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Producing Virtually Defect Free Nanoscale Ripples by Ion Bombardment of Rocked Solid Surfaces
用宽入射离子束轰击固体表面经常会产生纳米尺度的表面波纹。阻止采用离子轰击作为纳米制造工具的主要障碍是通常形成的图案中的高密度缺陷。我们的模拟结果表明，离子轰击可以产生几乎无缺陷的涟漪的表面上的元素固体，如果样品是同时和周期性地摇摆轴正交的表面法线和入射光束的方向。我们还研究了摇摆产生高度有序的波纹所需的条件，并讨论了我们的模拟结果可以通过实验重现。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Young-Laplace's equation for solid
在液膜无剪切阻力的基础上，建立了杨氏-拉普拉斯方程。它不适用于固体。通过考虑表面层内的面内剪切和横向剪切，重建了描述固体表面的杨氏-拉普拉斯方程。本文提出了一种新的杨-拉普拉斯方程。结果表明，固体的表面平衡是由体应力、表面膜应力和表面横向应力共同决定的。横向剪应力取决于表面高斯曲率的梯度和应变。薄膜内应力和表面横向剪应力使固体内部产生残余应力。内禀表面横向剪应力只发生在非球形体中。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Strain-dependent solid surface stress and the stiffness of soft contacts
表面应力最近已成为高柔顺固体力学中的一个关键因素。接触力学的经典理论将与柔顺基底的粘附描述为驱动变形以建立接触的表面能与抵抗该变形的体弹性之间的竞争。然而，最近已经表明，表面应力提供了额外的回复力，该恢复力可以与高度顺应性材料中的弹性竞争，甚至占主导地位，特别是当长度尺度与表面应力与弹性模量之比$Υ/E$相比很小时。在这里，我们调查实验的表面应力的粘附力的贡献。我们发现，弹性和毛细管的贡献的粘合力是相似的幅度，并且都需要考虑到刚性二氧化硅球和顺应性，硅凝胶之间的测量的粘合力。值得注意的是，固体表面应力的应变依赖性对软固体接触的刚度有显著贡献。
2017-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface tension and the strain-dependent topography of soft solids
当在一个方向上拉伸时，大多数固体在横向上收缩。然而，在软硅凝胶中，我们观察到小规模的形貌特征在拉伸时生长。地形的定量分析表明，这种反直觉的响应几乎是线性的，使我们能够通过小应变分析来解决它。我们发现，令人惊讶的增加小规模的地形与拉伸是由于一个微妙的相互作用的体积和表面应变的反应。具体地说，我们发现，表面张力的变化，材料是变形。这种反应是预期的固体材料的一般理由，但挑战的标准描述的凝胶和凝胶表面。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Physical exact conditions as regularizers for exchange-correlation in solids and surface chemistry
SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis（界面科学与催化SUNCAT中心）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
研究DFT在固体和表面化学中交换关联近似的问题，指出针对表面结合能优化XC泛函可能使表面反应势垒描述变差，强调满足物理精确条件的重要性。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The reliability of hybrid functionals for accurate fundamental and optical gap prediction of bulk solids and surfaces
本文利用新一代最优调控的距离分离混合泛函，结合基态与含时密度泛函理论，证明其在预测Si(111)-(2x1)和Ge(111)-(2x1)表面的基本带隙、光学带隙及投影能带结构方面具有可靠性。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface energy of strained amorphous solids
表面应力和表面能是表征两种材料之间界面的基本量。尽管这些量对于仅涉及流体的界面是相同的，但Shuttleworth效应表明，对于大多数涉及固体的界面，情况并非如此，因为它们的表面能随应变而变化。已知结晶材料具有应变依赖性表面能，但在非晶材料中，例如聚合物玻璃和弹性体，由于缺乏直接测量，应变依赖性是有争议的。在这里，我们利用接触角测量应变玻璃和弹性体固体来解决这个问题。我们得出结论，涉及聚合物玻璃的界面表现出应变依赖的表面能，并给出了强有力的证据，这种依赖不可压缩的弹性体的情况下。这些结果为我们理解非晶态固体的界面及其与接触液体的相互作用提供了基本的见解。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
