Homogeneous nucleation under shear in a two-dimensional Ising model: cluster growth, coalescence and breakup
我们计算速率和路径的成核在一个剪切的二维伊辛模型与大都会自旋翻转动力学，使用前向通量采样（FFS）。在中等剪切速率下，成核速率出现一个峰值。我们使用修改的剪切算法和提交者分析来分析这个峰值的起源。我们发现，峰值产生于三个剪切介导的效果之间的相互作用：剪切增强集群的增长，集群合并和集群解体。我们的研究结果表明，复杂的成核行为，可以发现，即使在一个简单的驱动模型系统。这项工作还表明使用FFS模拟罕见的事件，包括成核，在非平衡系统。
2008-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Early Crystal Nucleation Process in Hard Spheres shows Synchronised Ordering and Densification
我们调查的硬球流体中的晶体成核过程的早期部分使用计算机模拟产生的数据。我们发现，六角秩序体现连续在过压缩液体，开始约一个扩散时间之前出现的第一个“固体状”颗粒的成核簇，并集体涌入的粒子对成核网站同时发生的订购过程：密度增加导致成核产生相同的个别粒子位移的顺序增加。我们排除了中期和低超压缩之间的早期成核过程中存在的质的差异，也提供了证据，反对任何分离的平移和取向顺序的相关长度尺度。
2016-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Breath Figures: Nucleation, Growth, Coalescence, and the Size Distribution of Droplets
凝结在基底上的液滴的尺寸分布的分析（呼吸图）是缩放理论的测试基础。在这里，我们表明，这些分布的忠实的描述必须明确地处理液滴的生长机制。这一发现建立了一个网关连接成核和生长的最小液滴表面上的液滴尺寸分布的演变的总功能。
2012-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystal nucleation for a model of globular proteins
对Talanquer和Oxtoby（J.Chem.Phys.vol.109，p.223（1998））提出的球状蛋白质的连续模型进行了数值研究，特别强调了亚稳态流体-流体共存曲线附近的区域。经典成核理论不仅在亚稳临界点附近，而且在液相线附近都是无效的。对形核晶滴的形状和性质也给出了近似解析解。
2003-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Remarkable nuances of crystallization: From ordinary crystal nucleation to rival mechanisms of crystallite coalescence
过冷体系中晶体的生长和合并过程强烈地依赖于结晶中心的浓度。我们进行原子动力学模拟的结晶过程中的金属薄膜在不同的过冷度对应的过冷液体和非晶态固体状态。标度关系被应用于识别随时间变化的晶核浓度的特征制度：稳态成核制度，饱和制度和合并制度。我们表明，在饱和制度的晶体生长出现由于混合成核和合并过程。我们发现，晶粒聚结实现主要是通过重组/吸收的晶核的机制，而定向附着的机制只表现在低水平的过冷。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Crystal nucleation of colloidal hard dumbbells
利用计算机模拟，我们研究了胶体硬哑铃悬浮液中的均匀晶体成核。自由能垒由蒙特卡罗模拟使用伞形采样技术确定。我们计算的成核率的塑性晶体和非周期性的晶体相使用的动力学前因子，确定从事件驱动的分子动力学模拟。我们发现很好的协议，从自发成核事件中观察到的事件驱动分子动力学模拟的误差范围内的一个数量级的成核率。我们研究了哑铃的长径比对塑性和非周期晶相形核的影响，并确定了临界晶核的结构。此外，我们发现，对齐的CP1晶相的成核强烈抑制在低过饱和度和高过饱和度的缓慢动力学的高自由能势垒。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall 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
Heterogeneous nucleation near a metastable vapour-liquid transition: the effect of wetting transitions
诸如冷冻的相变通常从异质成核开始。研究了结晶相在润湿转变附近的非均匀形核。润湿转变发生在亚稳流体中发生的汽-液转变处或附近。流体相对于结晶是亚稳态的，我们感兴趣的是这种流体相的结晶。在润湿转变时，在与汽相接触的表面处形成厚的液相层。然后，结晶核浸入该液体层中，这降低了成核的自由能垒，从而显着增加了成核率。接近润湿转变的异质成核速率的变化计算系统中，最长范围的力是分散力。
2002-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Classical nucleation and growth of DNA-programmed colloidal crystallization
DNA包覆的胶体可以自组装成令人难以置信的多种晶体结构，但这种技术的应用受到对动态结晶途径的理解和控制不足的限制。为了应对这一挑战，我们使用微流体来量化DNA编程胶体晶体的自组装动力学，从热激活成核到晶体生长的反应限制和扩散限制阶段。我们的详细测量的温度和浓度依赖性的动力学在所有阶段沿结晶途径提供了一个严格的测试的经典理论的成核和生长。在考虑到微米级DNA包覆胶体的有限滚动速率后，我们发现这些经典理论的修改版本定量地预测了绝对成核和生长速率。最后，我们应用我们的模型来设计和演示组装大单晶的协议，包括具有明显结构着色的晶体，这是从胶体中创建下一代功能材料的重要步骤。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard sphere crystal nucleation rates: Reconciliation of simulation and experiment
在过去的二十年里，大量的研究解决了硬球悬浮液中晶体成核的主题。所有这些努力的共同结果是，在低过饱和度，实验观察到的成核速率和数值计算的相差超过十个数量级。本文给出了亚稳硬球液体晶体成核速率密度的精确模拟结果。为了将这些速率密度与实验测量的速率密度进行比较，我们提出了将实验数据解释为成核和晶体生长过程的组合（而不是纯粹的成核过程）。这一解释可能会解决长期存在的关于不同利率的争议。
2022-05-12 cond-mat.soft
How to quantify and avoid finite size effects in computational studies of crystal nucleation: The case of homogeneous crystal nucleation
当临界核太接近它们的周期图像时，有限尺寸的伪影出现在成核的分子模拟中。然而，严格确定什么是过于接近是一项重大挑战。最近，我们根据我们对系统尺寸如何影响非均质冰成核速率的研究，设计了用于检测此类伪影的严格的物理学（Hussain，Haji-Akbari，\emph{J. Chem. Phys.} \textbf{154}，014108，\textbf{2021}）。我们确定了跨越周期性边界的临界核的患病率，以及占据图像间区域的液体的热力学和结构特性作为有限尺寸伪影的指标。在这里，我们进一步探讨这种化学的性能，通过检查均匀的晶体成核速率在Lennard-Jones液体的系统尺寸的依赖性。的速率依赖于非单调系统的大小和变化的几乎六个数量级的范围内的系统大小在这里考虑。我们确认，跨越临界核的患病率是有限大小的文物的主要指标，几乎完全解释了所观察到的变化率。然而，由于结晶核的碎裂性质，图像间液体的接近或结构化不是那么强的指示剂。结果表明，对于具有极小分数跨临界核的系统，速率对系统尺寸的依赖性是微妙的。这些观察结果表明，我们的理论普遍适用于不同系统中的不同成核模式（均相和非均相），即使它们对均相成核可能过于严格，例如，在LJ系统中。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic phase diagram for nucleation and growth of competing crystal polymorphs in charged colloidal suspensions
我们确定了完整的动力学相图的成核和生长的晶相在悬浮液中的带电胶体。我们计算成核势垒高度的面心立方（fcc）和体心立方（bcc）晶体相不同的屏蔽长度和过饱和度使用播种的方法在广泛的模拟。使用经典的成核理论，我们确定了整个亚稳流体区域的晶体多晶型物具有最低的成核势垒。令人惊讶的是，我们发现了一个接近三相点的制度，其中亚稳态体心立方可以形成由于较低的成核势垒，即使面心立方是稳定相。对于更高的过饱和度，我们发现，势垒高度的差异降低，我们观察到的混合物的六方密堆积（hcp），面心立方和体心立方结构的生长中的晶种，以及在自发形成的晶体。
2022-03-23 cond-mat.soft
Peaked bulk crystal nucleation in charged sphere melts from salt concentration dependent crystallization experiments at very low metastability
我们确定了散装晶体成核率在低亚稳带电球的水悬浮液。实验进行依赖于电解质浓度和两个不同的粒子数密度。随时间变化的成核速率显示出明显的初始峰值，而凝固后的晶体尺寸分布偏向于更大的晶粒尺寸。在每个浓度下，成核速率密度最初随盐浓度的增加而呈指数下降。然而，完整的数据集，显示出一个意想不到的缩放的成核速率密度与亚稳态倍的粒子数密度。用经典成核理论对结果进行参数化处理，发现核表面和成核势垒的界面自由能非常低，远低于热能。我们尝试性地将我们的观察结果归因于由所采用的条件化技术引入并充当成核种子的双重态的存在。
2021-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crystal Nucleation of Colloidal Suspensions under Shear
我们使用布朗动力学模拟结合伞形取样技术来研究剪切流对均匀晶体成核的影响。我们发现，均匀的剪切速率导致显着抑制的晶体成核速率和临界核的大小的增加。经典成核理论的一个简单的唯象扩展解释了这些观察结果。晶核的取向相对于剪切方向倾斜。
2004-06-10 cond-mat.soft
On the influence of a patterned substrate on crystallization in suspensions of hard spheres
利用计算机模拟研究了单分散硬质球在三角形点阵衬底诱导下的过饱和悬浮液中的晶体成核与生长。主要的结果是，压缩基板是湿的结晶相（结晶相直接出现，没有任何诱导时间），而拉伸基板，我们观察到异质成核。形核微晶的形状波动很大。在均匀成核的情况下，已经观察到无定形前体（Phys.Rev.Lett. { \bf 105}（2）：025701（2010））。对于异质成核，我们没有发现这样的前体。流体直接转化为高度有序的微晶。
2012-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal crystal growth at externally imposed nucleation clusters
我们研究的条件下，以及如何施加的固定的胶体颗粒在规定的位置集群触发晶体成核从亚稳胶体流体。采用动态密度泛函理论的冻结和布朗动力学方法模拟了具有偶极相互作用的二维胶体体系。外部施加的成核簇涉及菱形晶格上的胶体颗粒或沿着由间隙隔开的两个线性阵列。晶体生长发生在成核簇的峰首先松弛到稳定块状晶体的切口之后。
2008-02-15 cond-mat.soft
Thermodynamics of heterogeneous crystal nucleation in contact and immersion modes
液滴中的非均质晶体成核的最有趣的问题之一是与浸没模式（颗粒浸没在液滴中）相比，其在接触模式（当外来颗粒可能与液滴表面处于某种接触时）中的强烈增强。许多异质中心具有不同的成核阈值时，他们在接触或浸没模式，表明机制可能实际上是不同的不同模式。这种增强的潜在物理原因在很大程度上仍然不清楚。在本文中，我们提出了一个模型的热力学增强的异质晶体成核的接触模式相比，浸没。为了确定是否以及如何的液滴的表面可以crystically刺激其非均质结晶，我们检查晶体成核的浸没和接触模式，推导和比较彼此的可逆工程形成的晶核在这些情况下。作为一个数值例子，所提出的模型被应用到在T=253 K的水滴中的一般宏观外来粒子的Ih晶体的异质成核。我们的研究结果表明，液滴表面确实在热力学上有利于接触模式超过浸没模式。令人惊讶的是，我们的数值评估表明，线张力的贡献，这种增强从接触的三个水相（汽-液晶）可能是相同的数量级，甚至大于表面张力的贡献。
2008-04-01 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universality in diffusion-controlled nucleation and growth
本文证明在扩散控制凝聚中，当Gibbs-Thompson效应可忽略时，最终液滴尺寸分布具有普适性，并给出了高精度的解析分布函数。
2025-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Robustness of classical nucleation theory to chemical heterogeneity of crystal nucleating substrates
Yale University（耶鲁大学）
研究通过分子动力学模拟探讨了化学均匀和非均匀基底上异质成核的动力学机制，发现经典成核理论的预测在不同表面条件下仍保持有效性。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase behavior and crystal nucleation of hard triangular prisms
本文研究硬三角棱柱的晶体成核，通过蒙特卡洛模拟确定晶体-流体共存值、计算成核势垒，分析自发成核事件中序参量演化，发现无成核前驱体，揭示各向异性粒子成核的序参量同步性。
2024-07-15 cond-mat.soft
Controlling the crystal polymorph by exploiting the time dependence of nucleation rates
大多数物质可以结晶成两种或更多种不同的晶格，称为多晶型物。尽管如此，没有系统，我们可以定量预测的概率，一个竞争的多晶型形成，而不是其他。我们解决这个问题，使用大规模（数百个事件）的竞争成核的α和γ多晶型甘氨酸的研究。原位拉曼光谱用于鉴定每个晶体的多晶型。我们发现这两种多晶型物的成核动力学是非常不同的。α多晶型物的成核开始缓慢但加速，而γ多晶型物的成核开始快速但随后减慢。我们利用这一差异来提高纯度，我们获得的γ多晶型物的十倍。晶体成核的统计数据类似于人类的死亡率，并使用从医学统计的结果，我们表明，传统的成核数据可以说什么，如果有的话，是竞争成核过程之间的相关性。因此，我们可以表明，与我们的形式的数据，这是不可能解开竞争的成核过程。我们还发现晶体的生长速率和形状取决于它何时成核。这是新的证据表明成核和生长是联系在一起的。
2017-10-11 cond-mat.soft
In search of a precursor for crystal nucleation of hard and charged colloids
本研究利用计算机模拟与无监督机器学习追踪硬胶体和带电胶体的自发成核，发现面心立方与体心立方晶体的所有结晶迹象均从成核初期同时出现，表明带电胶体成核不存在结构前驱体。
2023-06-09 cond-mat.soft
Heterogeneous nucleation of/on nanoparticles: a density functional study using the phase-field crystal model
过饱和液体的结晶通常由异相成核开始。越来越多的证据表明，即使是在简单的液体中的均匀成核发生在两个步骤中，首先一个致密的无定形前体的形式，和结晶相出现通过异质成核中/上的前体集群。在这里，我们回顾了最近的结果，一个简单的动力学密度泛函理论，相场晶体模型，（超导体介导的）均匀和异质成核的纳米晶体。结果表明，成核晶体和基体的晶格常数之间的失配对确定接触角和成核势垒起着决定性的作用，这两个参数是晶格失配的非单调函数。时间依赖性的研究是必不可少的，因为基于平衡性质的研究通常不能确定优选的成核途径。这些现象的建模对于基于受控成核和/或纳米图案化设计材料是必不可少的。
2014-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer crystal-melt interfaces and nucleation in polyethylene
动力学障碍导致聚合物结晶不完全，成为纳米级薄片与非晶区交错。因此，结晶聚合物充满了晶体-熔体界面，这决定了它们的物理性能。理解这些界面的长期理论挑战具有新的相关性，因为越来越多的证据表明，聚合物晶体通常通过亚稳态，部分有序的“旋转”相成核。为了检验这个想法，需要临界核的体自由能和界面自由能的理论。我们提出了一种新的方法来晶体-熔体界面，它表示的非晶区域作为一个接枝刷的循环在自洽的压力场。我们结合这一理论与估计散装自由能的差异，计算成核障碍和速率通过旋转器与结晶核聚乙烯。我们发现，在整个温度范围内，观察到成核的邻相成核确实是有利的。我们的方法可以扩展到其他聚合物。
2010-09-22 cond-mat.soft
Crystal Nucleation in a Supercooled Liquid with Glassy Dynamics
在模拟过冷，高密度的液体二氧化硅，我们研究的温度范围T中，我们发现晶体成核，以及玻璃形成液体的特征动力学，包括故障的斯托克斯-爱因斯坦关系。我们发现，液体不能观察到低于均匀成核极限（HNL），在该液体结晶速度比它可以平衡。我们表明，HNL会发生在较低的T，也许不是在所有，如果遵守斯托克斯-爱因斯坦关系，因此，玻璃态动力学起着核心作用，在这种情况下，在设定的结晶极限的液体状态。我们还探讨了HNL的Kauzmann温度的关系，并测试附近的HNL的类旋节效应。
2009-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of shear flow on phase nucleation and crystallization
经典成核理论为理解静止亚稳均匀介质中新相形成过程的共同特征提供了一个很好的框架。然而，液体中的成核过程普遍受到流体动力学流动的影响，并且对于剪切是否促进或减缓成核过程没有令人满意的理解。我们开发了一个经典的成核理论剪切系统从分子水平的贝克尔-多林主动力学方程，我们解析推导出一个封闭形式的表达成核速率。该理论解释了流动介导的分子向新相的核的运输的效果，以及由流场赋予核的机械变形。流动诱导的分子运输，加速成核，和流动诱导的核应变，降低成核率，通过增加成核能垒之间的竞争，引起显着的非单调的剪切速率的成核率的依赖性。该理论预测了最佳剪切速率，在该最佳剪切速率下，成核速率比没有流动时大一个数量级。
2016-04-15 cond-mat.mtrl-sci 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
Microfluidic control of nucleation and growth of calcite
方解石的成核和生长是一个重要的科学和工业研究领域。方解石生长的宏观和微观观察都有报道。现在，随着微流控器件的发展，我们可以专注于单个方解石的成核和生长。通过改变流体的流速，控制流体的浓度。介绍了一种原位研究方解石生长的新方法，并测量了微流控通道中方解石的生长速率。
2018-07-04 cond-mat.other cond-mat.soft physics.chem-ph
Metastability limit for the nucleation of NaCl crystals in confinement
我们研究了氯化钠晶体的自发成核和生长诱导控制蒸发在有限的几何形状（微毛细管）跨越几个数量级的体积。在所有实验中，成核可重复地在非常高的过饱和度S~1.6下发生，并且与微毛细管的尺寸、形状和表面性质无关。我们表明，从经典的成核理论，这是预期的：S~1.6对应于成核第一次成为实验时间尺度上观察到的点。在成核开始时达到的高过饱和度的结果是单个骨架（Hopper）晶体的非常快速的生长。在多孔介质上的实验也揭示了在多孔网络中截留的液体袋中形成Hopper晶体，并因此强调了氯化钠可以容易地达到高过饱和度的事实，尽管通常对这种盐进行假设。
2014-01-30 cond-mat.soft
Nucleation barriers in tetrahedral liquids spanning glassy and crystallizing regimes
四面体液体的结晶和玻璃化从基础和技术的观点来看都是重要的。在这里，我们研究通过广泛的伞抽样Monte Carlo计算机模拟的成核障碍的一个简单的模型四面体斑片状颗粒的制度，其中开放的四面体晶体结构（即立方和六方金刚石及其堆叠的混合物）是结晶稳定的。我们表明，通过改变角键的宽度，它是可能的，从玻璃形成模型移动到一个容易结晶的模型。从势垒的形状，我们推断的表面张力在形成的结晶团簇的作用。通过研究成核势垒随温度和片宽的变化趋势，我们能够确定一个最佳的片宽值。最后，我们发现，成核势垒是相同的，在我们的数值精度，对于金刚石晶体和它们的堆叠形式。
2011-06-20 cond-mat.soft
Steady-State Homogeneous Nucleation and Growth of Water Droplets: Extended Numerical Treatment
本文采用粗粒分子动力学模拟方法，采用最初在[Molinero，V.;摩尔，E. B. \textit{J. Phys. Chem. B} \textbf{2009}，\textit{113}，4008-4016]。调查涵盖温度范围$273 \leq T/K \leq 363$和系统压力$p\simeq 1$ atm。应用热力学积分方法和扩展平均首次通过时间方法作为工具，找到形核和团簇生长特性。的表面张力的数值估计，并与所考虑的温度范围内的实验数据进行比较。我们提取的成核特性，如稳态成核速率，临界团簇尺寸，成核势垒，Zeldovich因子;执行与其他模拟结果的比较，并测试在经典成核理论的模拟结果的处理。结果表明，液滴的生长是不稳定的，并遵循幂律。在这一点上，生长规律表现出统一的所有考虑的温度的功能。核化液滴的几何形状也进行了研究。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.atm-clus
Simulations of Crystal Nucleation from Solution at Constant Chemical Potential
一种广泛使用的晶体制备方法是将其从过饱和溶液中沉淀出来。在这样的过程中，溶液浓度的控制至关重要。成核过程，多晶型物的选择，和晶体的习惯取决于这个热力学参数至关重要。当在正则系综中进行模拟时，随着结晶相的沉积，溶液中的溶质被耗尽。热力学条件的这种不可避免的修改导致显著的伪像。在这里，我们采用Perego等人[J. Chem. Phys. 2015，142，144113]的恒定化学势分子动力学方法的思想来研究成核。我们的方法可以确定在恒定的过饱和度的晶核大小和成核速率。作为一个例子，我们研究了氯化钠从其过饱和水溶液中的均匀成核。
2019-07-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Protein crystals and charged surfaces: interactions and heterogeneous nucleation
由于蛋白质通常具有约10的电荷，它们将与带电表面强烈相互作用。我们计算了静电对蛋白质晶体与带电表面相互作用的贡献。表面排斥带相同电荷的晶体并吸引带相反电荷的晶体，其自由能可以很容易地为与表面接触的每个蛋白质分子几kT。这意味着带相反电荷的表面可以充当成核剂，它们可以通过降低晶体从稀溶液异相成核的自由能垒来诱导蛋白质晶体的成核。
2003-04-16 cond-mat.soft q-bio.BM
A microfluidic device for investigating crystal nucleation kinetics
我们已经开发了一个原始的设置，使用微流体工具，允许一个连续生产单分散微反应器（$\approx 100$ nL），并控制它们的温度，因为它们在微型设备中流动。与一个特定的微通道的几何形状，我们能够应用大的温度淬火液滴含有KNO $_3$解决方案（高达50 $^{\circ}$ C在10秒），然后遵循成核动力学在高过饱和度。通过测量作为时间的函数的液滴中的晶体存在的概率，我们估计不同的过饱和度的成核率，并面对我们的结果的经典成核理论。
2006-12-20 cond-mat.soft
Crystal nucleation mechanism in melts of short polymer chains under quiescent conditions and under shear flow
本文采用分子动力学模拟方法研究了过冷正构烷烃熔体的晶体成核过程，探讨了在静态和剪切流动条件下均质晶体成核的分子机理。我们比较了正二十烷（C20）和正十五烷（C150）的结果，即一个系统低于纠缠长度和一个以上。在静态条件下，我们观察到，纠缠不具有成核机制的影响。对于两种链长度，链首先对齐，然后局部拉直。然后，局部密度增加，最后位置排序集。在低剪切速率下，成核机制与静态条件下相同，而在高剪切速率下，链同时对齐和拉直。我们报告剪切速率和温度对成核速率的影响，并估计临界剪切速率，超过该临界剪切速率，成核速率随剪切速率增加。我们表明，该系统的粘度是不受晶核。
2014-07-20 cond-mat.soft
Nucleation and Bulk Crystallization in Binary Phase Field Theory
本文提出了二元晶体成核的相场论。在一个组件的限制，实现定量协议与计算机模拟（Lennard-Jones系统）和实验（冰水系统）使用模型参数评估的自由能和厚度的接口。预测的Cu-Ni合金临界过冷度与实验结果相吻合，表明合金的形核是均匀的。推导出的枝晶凝固和颗粒通过扩散场的“软碰撞”的Kolmogorov指数与实验结果一致。
2002-04-05 cond-mat.soft
Evidence for out-of-equilibrium crystal nucleation in suspensions of oppositely charged colloids
我们报告的晶体成核率在一个二元悬浮液中的相反电荷的胶体的数值研究。两种不同的晶体结构在所研究的热力学条件下竞争。我们发现成核的晶相是亚稳的，更令人惊讶的是，它的成核自由能垒不是最低的。这意味着，在成核过程中，亚临界核没有足够的时间弛豫到它们的最低自由能结构。这种行为与通常的假设直接矛盾，即最容易结晶的相是具有最低成核自由能垒的相。我们所描述的现象应该是相关的结晶实验中竞争的固体结构不连接一个简单的转换。
2007-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation of crystal surfaces with corner energy regularization
强各向异性晶体表面的热力学类似于表现出相分离的二元混合物。在亚稳态平面表面上，稳定取向的形成需要成核过程，其中必须考虑与角的存在相关的能量。在这种情况下，成核事件对应于在系统进入生长状态之前形成晶体表面的临界形状。我们首先推导出晶体表面成核的欧拉-拉格朗日方程，在两个维度，并表明，鞍点条件对应于消失的化学势沿此临界表面。然后，我们进行数值模拟的运动方程的晶体表面，并表明，相比鞍点形核，脊交叉动态青睐。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Heterogeneous versus homogeneous crystal nucleation in hard spheres
硬球模型系统非常适合于实验和模拟，以研究流体结晶的基本方面。在硬球流体的胶体模型实验中，流体与样品池壁接触是不可避免的，在那里可能发生非均匀结晶。在这项工作中，我们使用模拟研究同质和异质结晶之间的竞争。我们报告不同的限制壁诱导成核的模拟。将这些模拟结果与早期的均相研究相结合，使我们能够评估均相和非均相成核之间的竞争作为壁类型，流体密度和系统尺寸的函数。在壁面上，异质成核通常会压倒同质成核。然而，即使表面随机涂覆有直径约为流体球体直径的三倍-如在一些实验中所使用的-异相成核可能是占主导地位的体积分数小于0.535。只有当无序的涂层具有与液体相同的结构时，我们才发现成核可能发生在本体中。因此，在实验中，这种涂层可用于抑制异质成核。最后，我们报告的表观均匀的成核率考虑到在体和在墙壁的微晶的形成。我们发现，表观总体成核速率与“均匀成核”实验中报道的一致。这表明，在壁处的异质成核可以部分地解释实验测量和均匀成核率的模拟估计之间的巨大差异。
2021-04-27 cond-mat.soft
Entanglement on nucleation barrier of polymer crystal
我们提出了一种理论方法来定量地解释缠结在聚合物熔体成核中的作用，这是聚合物区别于小分子的独特特征。通过分子动力学模拟，得到了不同缠结密度下聚合物体系的成核势垒，与经典成核理论（CNT）的预测结果相反.为了弥补碳纳米管在聚合物结晶中的不足，我们引入了缠结自由能来反映缠结在聚合物成核中的作用。具体而言，聚合物成核不仅涉及如在CNT中所考虑的核内部和表面上的单体的自由能，而且还影响核周围的缠结网络。我们的理论方法提供了一个合理的解释未解决的成核现象的聚合物在模拟和实验。
2022-03-04 cond-mat.soft
Rate of Homogeneous Crystal Nucleation in molten NaCl
本文对中等过冷度下氯化钠熔体晶体成核速率进行了数值模拟。在这种情况下，成核速度太慢，无法用“蛮力”分子动力学模拟进行研究。（“Tosi-Fumi”）NaCl的熔融温度为$\sim 1060$ K。我们研究了在$T$ = 800 K和825 K时的晶体形核。我们观察到，在成核过程中形成的临界晶核具有散装NaCl的晶体结构。有趣的是，临界核明显是多面的：核具有立方体形状。我们已经计算了晶体成核率使用两种完全不同的方法，一种是基于估计的成核势垒的扩散穿越率，其他的基础上的前向通量采样和过渡界面采样（FFS-TIS）的方法。我们发现，这两种方法产生相同的结果在一个数量级。然而，当我们将外推的模拟数据与NaCl成核的唯一可用实验结果进行比较时，我们观察到近5个数量级的差异。我们讨论了这种差异的可能原因。
2009-06-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Coarse-grained simulations of flow-induced nucleation in semi-crystalline polymers
我们进行动力学蒙特卡罗模拟的流动诱导成核聚合物熔体的算法，即使在低过冷度是易处理的。用一种新的非线性管模型计算了流动条件下非结晶链的构型。我们的模拟预测增强的成核和成长的shish-like细长的核足够快的流量。模拟预测几个实验现象，并从理论上证明了以前的经验结果的流量增强成核率。模拟是高度相关的基本理解和过程建模的聚合物熔体中的流动诱导结晶。
2009-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
How crystals form: A theory of nucleation pathways
经典密度泛函理论的最新进展与随机过程理论和稀有事件技术相结合，制定了一个理论描述的成核，包括结晶，可以预测非经典的成核途径的基础上没有输入以外的其他粒子的相互作用势组成的系统。该理论是直接制定的密度场，从而放弃了需要定义集体变量。它是说明应用扩散限制成核的大分子在溶液中的液-液分离和结晶。两者都涉及非经典的途径与结晶，特别是，进行由两步机制组成的致密溶液液滴的形成，然后由订购起源于液滴的核心。此外，在有序化过程中，自由能表面显示出与液体冻结成固体壳相关联的浅极小值，这可能揭示了广泛观察到的纳米级簇的亚稳性。
2019-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nucleation Induced Undulative Instability in Thin Films of nCB Liquid Crystals
一个表面不稳定性的报告，在薄膜的5CB和8CB，发生附近的各向同性相变。虽然这种不稳定性导致的图案让人想起的失稳脱湿，我们表明，它实际上是基于成核机制。其特征波长与膜厚关系不大，但与加热速率关系很大。
2001-05-28 cond-mat.soft
Effect of bond length fluctuations on crystal nucleation of hard bead chains
我们使用广泛的分子动力学模拟研究了柔性连接硬球的线性和环状链的自发成核和结晶。为此，我们提出了一种新的事件驱动的分子动力学模拟方法，这是易于实现和非常有效的。我们发现，成核速率主要由系统中每个球的键数决定，而不是链拓扑结构，链长和聚合物组成的精确细节。结果表明，在体系中加入单体可以提高珠链的结晶成核速率。此外，我们发现，由此产生的晶体nuclei包含显着更多的面心立方比六方密堆积有序粒子。更令人惊讶的是，所得晶核具有一系列晶体形态，包括具有五重对称性的结构。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation of the crystalline phase of proteins in the presence of semidilute non-adsorbing polymer
从相对于结晶相是亚稳态的蛋白质溶液开始，考虑添加半稀释的非吸附性聚合物的效果。发现蛋白质的化学势增加十分之几kT，这可能足以降低结晶相成核的屏障，足以允许结晶。它还表明，假设聚合物诱导成对添加剂的吸引力导致定性不正确的结果。
2001-02-14 cond-mat.soft q-bio
Nucleation and growth by diffusion under Ostwald-Freundlich boundary condition
本文从动力学和热力学两方面研究了溶液中扩散生长核的临界半径。经典成核理论（CNT）的热力学生长方程（Zeldovich方程）和动力学扩散生长方程结合Ostwald-Freundlich边界条件导致相同的临界半径。然而，应该指出的是，扩散方程可能导致动力学临界半径，这是不同于热力学临界半径，从而表明动力学控制的核的临界半径的可能性。
2014-01-30 cond-mat.soft
Dynamic scaling and stochastic fractal in nucleation and growth processes
研究了一类稳定相（S相）在不同生长速度下的形核与生长模型。结果表明，对于生长速度$v\sim s(t)/t$和$v\sim x/τ(x)$，其中$s(t)$和$τ$分别是亚稳相（M相）的平均畴尺寸和平均成核时间，M相的衰减遵循幂律。此外，在不同的时间$t$快照收集数据的分布函数$c(x,t)$的域大小$x$的M相的发现服从动态标度。利用数据崩溃的思想，我们表明，每个快照是一个自相似的分形。然而，对于$v={\rm const.}$，如在经典Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami（KJMA）模型中，以及对于$v\sim 1/t$，M相的衰减是指数的，并且它们不伴随动态标度。我们发现一个完美的协议之间的数值模拟和分析结果。
2022-08-08 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetics of island growth in the framework of planar diffusion zones and 3D nucleation and growth models for electrodeposition
在薄膜的电化学沉积中，电流-时间曲线的测量不允许直接确定核生长规律、电极表面覆盖率和平均膜厚度。在这项工作中，我们提出了一种理论方法，适合深入了解这些数量的成核密度，溶液参数和电流-时间行为的知识。该模型适用于各向同性和各向异性的核生长速率和核的形状和长径比的动力学的影响的研究。文献中的实验结果也讨论了本方法的框架。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Overcoming the time limitation in Molecular Dynamics simulation of crystal nucleation: a persistent-embryo approach
在大多数情况下，从液体晶体成核是太罕见的传统分子动力学（MD）模拟的有限的时间尺度内访问。在这里，我们开发了一种“持久胚胎”的方法，以促进晶体成核的MD模拟，防止小晶体胚胎熔化使用外部弹簧力。我们将这种方法应用到纯Ni的情况下，一个温和的过冷度，没有形核可以观察到在传统的MD模拟，并获得与实验数据吻合良好的形核率。此外，该方法适用于模拟一个更缓慢的事件：在一个强大的玻璃形成Cu-Zr合金的B2相的成核。在相同的过冷度下，形核速率比Ni小8个数量级，这很好地解释了合金良好的玻璃成形性。因此，我们的工作开辟了一个新的途径来研究凝固在现实的实验条件下，通过原子计算机模拟。
2018-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlling crystallization: What liquid structure and dynamics reveal about crystal nucleation mechanisms
本文从分子模拟视角综述了过冷液体中前驱体结构、动力学及液体异质性对晶体成核和多晶型选择的关键作用，并探讨了利用模板和成核剂控制结晶过程的潜力。
2022-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Model of nanocrystal formation in solution by burst nucleation and diffusional growth
LaMer及其同事对溶液中的突发成核现象给出了广泛接受的定性解释，在该现象中，一段明显的化学不活动期之后是溶质物种的成核颗粒的突然和爆炸性生长。在这里，我们提出了一个模型的假设瞬时热化低于临界核尺寸和不可逆的扩散增长以上的临界尺寸，这是第一次制定拉默的解释爆裂成核的方式允许定量计算。模型在大的时间的行为，推导出的结果是，平均集群的大小，作为测量的原子数，随时间线性增长，而集群分布的宽度作为时间的平方根增长。我们开发了一个有效的数值方案来整合模型的方程，并比较渐近表达式从数值模拟的结果。最后，我们讨论的物理效应，导致真正的成核过程中的解决方案偏离的行为模型。
2007-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Substrate-induced crystallisation in polymers: Exceptional impact of prefreezing versus heterogeneous nucleation on kinetics and morphology
Institute of Physics, Martin-Luther-University Halle-Wittenberg（马丁·路德·哈雷-维滕贝格大学物理研究所）
本研究系统比较了聚合物在不同基底上的预冻结与异相成核，发现预冻结能显著提升结晶动力学和晶体取向，使石墨烯成为理想成核剂。
2026-09-09 cond-mat.other cond-mat.soft physics.chem-ph
