Atomistics of vapor-liquid-solid nanowire growth
气-液-固（VLS）路线及其变体通常用于可规模化合成半导体纳米线，但基本的生长过程仍然未知。在这里，我们采用基于模型势的原子尺度计算来研究金催化硅纳米线（SiNWs）的稳定性和生长。平衡研究揭示了偏析在固体状表面的催化剂颗粒，液体AuSi液滴，和富硅液滴-纳米线界面包围的异质截断面。液滴的过饱和导致在截断刻面上的快速1D生长和在主刻面上的慢得多的成核控制的2D生长。表面扩散被抑制，并且过量的Si通量通过液滴本体发生，该液滴本体与富Si界面和接触线一起降低了主刻面上的成核势垒。随后的台阶流动通过Au扩散远离台阶边缘而被修改。我们的研究突出了半导体纳米线阵列的形态和成分控制的关键界面特性。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modelling of the Shape Memory Effect
本文综述了分子动力学作为一种描述固-固相变的方法的现状，及其与连续谱方法的关系。模拟工作在NiTi和Zr使用第一性原理和半经验电位。这表明了将平衡热力学扩展到纳米尺度的失败，以及系统特定细节对马氏体形成动力学的至关重要性。NiTi的实验和理论晶体结构之间的不一致性进行了描述，连同其可能的分辨率在纳米级的影响。
2005-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo-Ising Machine Optimization for Atomistic Inverse Design of Solid Electrolytes
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）；Kyushu University（九州大学）；The University of Tokyo（东京大学）
提出结合动力学蒙特卡洛（KMC）与基于伊辛机的因子分解机二次优化退火（FMQA）框架，通过并行优化解决组合爆炸问题，在8 mol%氧化钇稳定氧化锆中实现比随机配置高一个数量级的离子电导率。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci
SOS model of overlayer induced faceting
提出了一种固体-固体模型来描述bcc（111）金属表面金属覆盖层引起的小面化。结果表明，{211}或{110}面晶与无序相之间发生一级相变。有序相由具有{211}面或{110}面的大三棱锥组成。结果表明，高温无序相不是平面bcc（111）结构，而是小面无序结构。当系统被加热到转变温度以上，然后冷却时，观察到滞后效应。在运动学近似下，计算了小面相和无序相的LEED花样随温度的变化关系。
2003-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Enhancing sampling in atomistic simulations of solid state materials for batteries: a focus on olivine NaFePO4
电化学活性物质中离子输运的研究需要在量子、原子和介观尺度上进行模拟。访问这些尺度的方法不仅要有效，而且要兼容，以提供对基本过程的完整描述。我们建议采用广义阴影混合蒙特卡罗（GSHMC）方法的离子嵌入电池电极材料的原子模拟。该方法从未被应用于模拟在固态化学，但它已被成功地用于模拟生物大分子，表现出更好的性能和准确性比可以实现与流行的分子动力学（MD）的方法。它还被扩展到中尺度的模拟，使其对电池材料的模拟更具吸引力。我们将GSHMC与动态核壳模型结合起来，将极化率纳入模拟，并应用新的修正自适应积分方法，MAIA，它允许更大的时间步长，由于其优良的守恒特性。此外，我们修改的GSHMC方法，而不会失去其性能和精度，以减少在动态壳模型中引入壳质量的负面影响。所提出的方法已被测试橄榄石NaFePO4，这是一个有前途的阴极材料的钠离子电池。计算出的钠离子扩散和结构特性进行了比较，与现有的实验数据，并与使用MD和原始GSHMC方法得到的结果。基于这些测试，我们声称，新技术是优于MD和传统的GSHMC，可以推荐用于其他固态电极和电解质材料的研究时，高精度和高效的采样是获得易处理的模拟结果的关键。
2016-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Step energies and equilibrium shape of strained monolayer islands
利用一个简单的原子非谐近邻相互作用模型，计算了应变六角单层岛的阶跃能。研究发现，由于台阶处的应变松弛，这些值随着失配的绝对值而减小。由于原子间的排斥力较强，在正失配的情况下，这种效果明显更明显。此外，（111）-刻面台阶在正失配（压缩岛）处是有利的，并且在较小程度上，（100）-刻面台阶在负失配（拉伸岛）处是有利的。结果是合理的，在不同的键合几何形状在步骤的边缘，并与实验进行比较。因此，平衡形状从零错配的正六边形转变为随着错配增加的三重对称六边形。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
The high-pressure high-temperature phase diagram of calcium fluoride from classical atomistic simulations
我们研究了氟化钙（CaF 2）在压力下的相图，使用经典的分子动力学模拟进行了一个简单的两两原子间的Born-Mayer-Huffman形式的潜力。我们在0 < P < 20 GPa和0 < T < 4000 K条件下获得的结果揭示了丰富的多相边界，包括不同的晶体，超离子和液相，我们为所有这些提供了准确的参数化。有趣的是，我们预测了在6 < P < 8 GPa和1500 < T < 2750 K的窄的和实验可达到的热力学范围内存在三个特殊的三相点（即固-固-超离子、固-超离子-超离子和超离子-超离子-液体共存状态）。此外，我们研究的作用，短程排斥（SR）和长程吸引（LA）原子相互作用中的熔化线的预测与发现SR钙F和LA F-F的贡献是最具决定性的。
2013-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning-enabled atomistic insights into phase boundary engineering of solid-solution ferroelectrics
该研究利用机器学习分子动力学解析KNbO3-KTaO3固溶体中的相界行为，揭示化学成分与有序化对多晶型相界的调控机制，并确定弹性与静电失配为微观结构演化的驱动力，为高性能铁电体的相界工程提供了可推广框架。
2025-05-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic modeling of bulk and grain boundary diffusion in solid electrolyte Li$_6$PS$_5$Cl using machine-learning interatomic potentials
针对Li₆PS₅Cl晶界扩散模拟的计算挑战，开发基于质量水平的主动学习方案构建MTPs，研究其两种倾斜和一种扭转晶界的稳定性与扩散系数，发现晶界扩散系数介于有序与无序体相之间且与实验数据匹配。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Gas-like adhesion of two-dimensional materials onto solid surfaces
二维（2D）材料与其他表面的粘附迄今为止被认为是固-固机械接触。在这里，我们进行原子模拟和理论建模，以表明在2D材料在表面上的附着/分离中存在热功和机械功之间的能量可逆转换，这表明2D材料粘附从根本上说像气体吸附而不是固体粘附。我们揭示了这种有趣的气体般的粘附二维材料的基本机制是它们的独立和粘附状态之间的熵差。无论是理论模型还是原子模拟都表明，粘附诱导熵差随粘附能的增大和平衡结合距离的减小而增大。目前的研究结果提供了一个基本的指导，了解二维材料的粘附，这是很重要的二维材料为基础的设备设计，并可能有纳米级的有效的能量转换的一般影响。
2015-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Avalanches in the athermal quasistatic limit of sheared amorphous solids: an atomistic perspective
本文研究了模型非晶态固体在缓慢非热变形极限下屈服相变的统计性质。塑性流动通过弹性加载的交替阶段发生，其间以集体雪崩的形式出现快速耗散事件。我们调查他们的表征，通过能量与应力下降，并在多个阶段的变形，从而揭示了变化的空间范围的雪崩和程度的应力相关性变形的进展。我们表明，统计的应力和能量下降，只有成为可比的大事件中的稳定流制度。的屈服过渡的临界指数的结果进行了讨论的背景下，以前的研究类似的类型，揭示模型玻璃和制备历史的影响。
2021-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic simulation of barocaloric effects
由于严重的环境问题，迫切需要从目前基于压缩温室气体的制冷方法转向新型固态冷却技术。固态冷却利用了材料对外部场的热响应，称为“热效应”。从技术的角度来看，由流体静压驱动的压热量（BC）效应特别有前途，因为其通常比其他热量变体（例如，分别由磁场和电场驱动的磁热和电热效应）。BC效应的原子模拟代表了一种有效的和物理上有洞察力的策略，通过补充甚至在某些情况下指导实验来推进固态冷却。原子模拟的BC效应涉及的方法范围从计算成本低廉的力场计算非常苛刻，但定量准确，第一原理方法。在这里，我们调查了几种方法和策略，如准谐波近似和直接/准直接估计方法的原子模拟BC效应。该评论最后收集的案例研究中，其中一些方法被用来模拟和预测原始BC的影响。
2022-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
3D Deep Learning with voxelized atomic configurations for modeling atomistic potentials in complex solid-solution alloys
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Lehigh University（里海大学）
对新材料的需求导致了复杂的多组分合金或固溶体合金的发展。这些材料显示出优异的性能，如强度，韧性，延展性，电气和电子性能。目前这种材料系统的发展受到昂贵的实验和计算要求高的第一原理模拟的阻碍。原子模拟可以提供合理的见解，在这样的材料系统的属性。然而，仍然存在设计鲁棒电位的问题。在本文中，我们探索了一种基于深度卷积神经网络的方法来开发这种复杂合金的原子势，以研究材料的控制特性。在目前的工作中，我们提出了一个细胞的原子配置的体素表示，并设计了一个3D卷积神经网络来学习原子的相互作用。我们的研究结果突出了3D卷积神经网络的性能及其在机器学习原子势方面的功效。我们还探讨了体素分辨率的作用，并提供见解的两个边界框方法体素化实现。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
Atomistic insights into solid solution strengthening: size misfit versus stiffness misfit
该研究通过计算炼金术和分子动力学模拟，系统探究原子尺寸失配与弹性刚度失配对固溶强化的影响，发现刚度失配贡献不亚于尺寸失配，且二者组合可产生协同或拮抗效应，为SSS理论发展提供试验场。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic-to-Continuum Multiscale Modeling with Long-Range Electrostatic Interactions in Ionic Solids
本文提出了一种研究含缺陷离子晶体的多尺度原子-连续方法。缺陷通常在离子和电子固体中起着核心作用，不仅限制了可靠性，更重要的是使这些材料具有至关重要的功能。实例包括通过带电点缺陷的运动传导电流的固体电解质，以及通过畴壁缺陷的运动显示多功能性的复合氧化物铁电体。因此，了解缺陷的结构及其对电场和机械场的响应非常重要。然而，一个中心障碍是离子固体中的相互作用包括短程原子相互作用以及长程静电相互作用。现有的原子-连续介质多尺度方法，如准连续介质方法，仅适用于原子间的短程相互作用。此外，量子力学到密度泛函模型的经验简化无法捕捉这些材料中感兴趣的关键现象。为了解决这个问题，我们发展了一种多尺度原子方法来粗粒化含缺陷离子晶体中的长程电相互作用。在这些设置中，电荷密度快速变化，但几乎是周期性的。其关键思想是使用的极化密度场作为多尺度调解人，使有效的粗粒化，利用几乎周期性的变化。在远离缺陷的区域，晶体接近完美，极化场作为代理，使我们能够避免考虑电荷变化的细节。我们结合这种方法为远程静电与标准的准连续体方法为短程相互作用，以实现一个有效的多尺度原子连续方法。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Computing the Absolute Gibbs Free Energy in Atomistic Simulations: Applications to Defects in Solids
吉布斯自由能是基本的热力学势，它是恒压条件下不同物质状态的相对稳定性的基础。然而，从原子尺度的模拟计算这个量远非微不足道。因此，系统的势能常常被用作替代，忽略了熵和非谐效应。在这里，我们讨论了不同的热力学积分路线的组合，以获得绝对吉布斯自由能的固体系统从谐波参考状态。这种方法能够直接比较不同结构的自由能，避免了对它们之间的过渡路径进行采样的需要。我们展示了这个热力学积分方案计算的吉布斯自由能与一个空缺的BCC铁，和内在的堆垛层错自由能的镍。这些例子突出了仅使用最小势能来估计晶体缺陷的自由能的缺陷，在接近熔点的温度下，这将空位自由能高估了60%，将堆垛层错能高估了几乎300%。
2017-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A Multiscale Approach for Modeling Crystalline Solids
在本文中，我们提出了一个建模方法，桥梁的原子尺度与宏观尺度的晶体材料。该方法结合了识别和建模的控制单元过程在微观层面上的基本材料性能的直接原子测定。这些性质是使用从头计算量子力学计算得出的多体力场计算的。用这种方法描述了高纯钽单晶的力学响应，包括温度和应变速率对硬化速率的影响。由此产生的原子信息模型被发现捕捉这些晶体的行为的显着特征，如：初始屈服点对温度和应变速率的依赖性，存在一个显着的阶段I的容易滑动，特别是在低温和高应变速率;第二阶段硬化的突然发生及其向低应变方向转变的趋势，并最终消失，随着温度的升高或应变速率的降低，在低应变速率或高温下的抛物线型第二阶段硬化，在高应变速率或低温下的第二阶段软化，在高应变下的饱和趋势，饱和应力的温度和应变速率依赖性，以及硬化速率的取向依赖性。
2001-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of ductile failure in a b.c.c. high entropy alloy
研究了含孔洞的体心立方结构HfNbTaZr高熵合金（HEA）的韧性断裂。利用分子动力学模拟，研究了孔洞半径对材料弹性模量和屈服应力的影响。弹性模量与闭孔泡沫中的孔隙率成比例。位错成核的临界应力作为一个功能的空隙半径是非常好的描述后，纯体心立方金属设计的模型，考虑到一个更大的核心半径的HEA。孪晶作为一种互补的变形机制而发生，在大应变时发生一些去孪晶。未发现固-固相变。元素尺寸失配和塑性的共同作用导致了显著的晶格无序。通过将我们的HEA结果与纯钽模拟进行比较，我们表明位错成核的临界应力和由此产生的位错密度远低于纯钽，正如由于化学复杂性而导致的较低能量势垒所预期的那样
2022-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Simulation of Compression Wave Propagation in Nanoporous Materials
我们发展了一种在分子动力学程序中模拟纳米多孔材料行为的方法。纳米多孔固体是通过从超临界流体带入两相（液体-蒸气）区域的材料的亚稳分解，然后将液体骤冷并冷冻成互连的纳米多孔固体而产生的。我们已经模拟，在原子水平上，在晶体/纳米多孔配置的压缩，表明这是一个强大的技术，用于研究冷，暖致密物质的状态方程。通过对高能量密度物理实验进行压缩模拟，我们已经能够通过识别控制微观机制来阐明实验测量。
2008-07-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Extending Hamiltonian-Adaptive Resolution Simulation to Interfaces: An Updated LAMMPS Implementation and Application to Porous Solids
Sorbonne Université, CNRS, Physicochimie des Électrolytes et Nanosystèmes Interfaciaux（索邦大学，法国国家科学研究中心，界面纳米系统电化学物理化学）；Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E), FR CNRS 3459（电化学储能网络（RS2E），FR CNRS 3459）
研究将哈密顿自适应分辨率模拟（H-AdResS）扩展到界面，在LAMMPS 2023中提供新实现，具有更多特性且效率提升。通过重现水性质基准测试，应用于多孔金属有机框架建模，展示能提高模拟效率，为相关复杂界面模拟铺平道路。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of step flow from atomistic scheme of epitaxial growth in 1+1 dimensions
Burton-Cabrera-Frank（BCF）模型的晶体表面上的线缺陷（步骤）的流动提供了有用的见解纳米结构的演变。这个模型建立在现象学的基础上。我们的目标是显示通过缩放参数的BCF理论的出现，从一个随机的原子计划的简化动力学的固体-固体模型在一个空间维度的非相互作用的步骤。我们的主要假设是：吸附原子（adatoms）形成一个稀系统，晶格的弹性效应是缺席。台阶边缘被视为通过概率规则在台阶处原子附着和脱离来传播的前沿。我们正式推导出准静态阶跃流的描述平均出随机方案时，梯田扩散，吸附原子解吸和沉积从上面。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of alkali feldspar solid solutions with varying Al-Si order: atomistic simulations using a neural network potential
本研究使用神经势网络势进行原子模拟，计算了碱长石固溶体的热力学混合性质，成功预测了 Al-Si 框架无序度与 Na-K 混合理想性的相关性，并观察到 Na 和 K 的短程有序现象。
2024-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.geo-ph
Atomistic modeling of heat treatment processes for tuning the mechanical properties of disordered solids
利用分子动力学模拟研究了单次热处理循环对金属玻璃势能态和力学性能的影响。我们考虑三维二元混合物，它最初以计算上缓慢的速度在远低于玻璃化转变的温度下从液态冷却到固相。发现加热和冷却的循环可以将玻璃重新定位到复原或松弛状态，这取决于最高温度和加载时间。因此，在最高温度略低于玻璃化转变温度且有效冷却速率慢于初始退火速率的循环之后获得最低势能。相反，当最高温度变得大于玻璃化转变温度并且加载时间足够小时，复原程度增加。结果进一步表明，势能的变化与弹性模量和屈服应力作为最高加载温度的函数的依赖性成反比。此外，热处理过程引起小原子径向分布函数形状的细微变化。这些结果对于优化具有预定性能的金属玻璃的热加工和机械加工具有重要意义。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Machine learning interatomic potentials for solid-state precipitation
Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料设计与模拟实验室）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院国家新材料计算设计与发现中心）
本文提出了一种用于建模多组分合金共析反应的机器学习互原子势参数化方法，通过误差度量和数据生成方案提升了模型的准确性，并揭示了时效热处理中晶格结构的连续转变。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Enabling Domain-Specific Atomistic Models: A Machine Learning Potential for the Solid Acid Family
Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）
本研究提出一个针对固态酸家族的通用机器学习势，基于440万构型数据库，超越通用模型，恢复输运性质，并引入紧凑变体支持大规模模拟。
2026-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Fast and accurate quasi-atom method for simultaneous atomistic and continuum simulation of solids
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯克尔科沃科学与技术研究所）；Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences B. Gruzinskaya str., 10, bld. 1, Moscow, 123242, Russia（俄罗斯科学院地球物理施密特研究所）；School of Computing and Mathematical Sciences（计算与数学科学学院）；University of Leicester（莱斯特大学）
本文提出了一种快速且准确的准原子方法，用于同时进行固体的原子和连续模拟，通过优化准原子相互作用势参数，实现高效计算并验证其在速度和精度上的优势。
2026-02-16 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
The continuum elastic and atomistic viewpoints on the formation volume and strain energy of a point defect
我们讨论了连续介质线弹性和原子论计算在确定晶体中点缺陷形成体积和应变能方面的作用。我们的考虑与应力下缺陷的形成特别有关.弹性处理是基于各向异性固体中收缩或膨胀中心的格林函数解。它使得有可能的形成体积张量的精确定义，并导致Eshelby的结果的扩展所做的工作由外部应力在转换的连续包体（Proc.罗伊。Soc. Lond. A，241（1226）376，1957）。通过与远场原子解的比较，得到了点缺陷周围弹性场完整连续计算所需的参数。然而，弹性结果使得可以测试在各种边界条件下经由原子计算获得的地层体积的有效性。它还产生在这些边界条件下计算的地层体积的校正项。使用两种类型的边界条件，通常采用原子计算，比较也由连续弹性和原子计算预测的应变能的形成。通过与原子理论计算的小晶体的形成体积和应变能的比较，揭示了连续线弹性处理的局限性。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
An atomistic model of electronic polarizability for calculation of Raman scattering from large-scale MD simulations
本文提出一种仅含少量可调参数的电子极化率原子模型，可高效模拟百万原子级体系的拉曼光谱，并在CO2、水团簇和钙钛矿体系中验证了其准确性，为用大规模MD模拟研究电子结构相关性质开辟了新途径。
2023-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modeling of plastic deformation of molybdenum and tungsten: II. Yield criterion for single crystals based on atomistic studies of glide of 1/2<111> screw dislocations
基于第一部分中提出的原子论研究，我们开发了单晶的分析屈服准则，该准则捕获了位错滑移所需的剪切应力（Peierls应力）上的剪应力而不是Schmid应力（非滑移应力）的影响。这些屈服准则表征了非关联塑性流动，其起源于1/2<111>螺旋位错对施加的应力张量的复杂响应。采用这些标准，我们确定的操作滑动系统的拉伸/压缩载荷沿不同的轴在标准的赤平三角形，并确定随后的拉压不对称。这一结果是在一个很好的定性协议与现有的实验数据。此外，使用构建的屈服准则内的泰勒均匀化过程中，我们表明，与非平面的螺旋位错的核心持续在随机多晶体的影响。这影响显着的关键现象，如剪切局部化，这是通过分析韧性塑性固体中的空穴证明。
2008-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Computer simulations of structural and hopping conduction properties of disordered solids
1.导言2.无定形碳结构的分子动力学模拟3.金刚石CVD中BEN阶段轰击过程的原子模拟4.非晶硅的生长5.无序有机固体中的一维跳跃
2002-01-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Molecular Autonomous Pathfinder using Deep Reinforcement Learning
本文提出基于深度强化学习的MAP框架，通过DQN与分布式优先回放自动发现非晶材料中的低能扩散路径，并结合NEB和过渡态理论估算扩散时间。
2023-12-09 cond-mat.mtrl-sci
An Adaptive Finite Element Approach to Atomic-Scale Mechanics - The Quasicontinuum Method
混合原子和连续介质方法提供了在更大的长度尺度和更长的时间比直接原子计算进行模拟的材料性能的可能性。准连续方法通过有限元方法的装置将原子模型和连续模型联系起来，有限元方法允许减少原子自由度的全部集合。本文给出了一个完整的描述准连续体方法，特别是参考的方式，该方法可用于模拟晶体与一个以上的单一颗粒。通过对晶界结构和能量的一系列计算，验证了该公式的有效性。然后，该方法被示出在一个步骤的孪晶界的运动，其中的边界运动的临界应力被计算和纳米压痕到一个固体包含一个次表面的晶界，以研究位错与晶界的相互作用。
1997-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Automated free energy calculation from atomistic simulations
我们设计了计算亥姆霍兹和吉布斯自由能及其温度和压力依赖性的自动化工作流程，并提供相应的计算工具。我们采用非平衡热力学评估在给定温度下的固相和液相的自由能和可逆标度计算自由能在很宽的温度范围内，包括直接集成的$P$ - $T$共存线。通过改变化学性质和原子间相互作用势，炼金术和放大自由能计算成为可能。几个例子说明了我们的实现的准确性和效率。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Revealing atomistic mechanisms of gold-catalyzed germanium growth using molecular dynamics simulations
气-液-固（VLS）方法被认为是合成锗（Ge）纳米结构（例如纳米线）的合理技术，由于其独特的电子性质和与硅的内在相容性，其具有广泛的应用。然而，结晶失败和材料缺陷仍然经常观察到在VLS过程中，由于高分辨率原位表征的仪器限制，对其潜在机制的了解不足。采用与金锗（Au-Ge）相图相符合的原子间相互作用势，对Au催化Ge晶体生长过程进行了分子动力学模拟.从模拟中，建立了整体Ge生长速率和几个主要合成条件之间的关系，包括衬底晶体取向，温度和Ge在液体中的过饱和度。通过捕获Ge原子在液-固生长界面附近的动力学行为，估算了Ge原子的表面稳定性和交换速率，定量描述了Ge原子生长的原子细节。这些接口性能进一步链接到表面形态，解释所观察到的取向依赖的生长模式。这项研究为理解Ge晶体的VLS生长机制提供了新的思路，并为设计类似纳米材料的创新合成方法提供了科学指导。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Enhancing entropy and enthalpy fluctuations to drive crystallization in atomistic simulations
结晶是一个非常实用的过程，其中罕见但关键的波动导致从液体开始形成固相。就像所有的一阶相变一样，焓和熵之间存在相互作用。基于这一思想，为了在分子模拟中驱动结晶，我们引入了两个集体变量，一个是熵，另一个是熵。以这种方式定义，这些集体变量不会预先判断系统将具体化为什么样的结构。我们通过研究分别以面心立方和体心立方晶体结构结晶的钠和铝的情况，展示了这种方法的实用性。使用这两个通用的集体变量，我们进行变分增强的采样和回火metadhesics模拟，并发现系统之间的液体和固体相自发地和可逆地转变。
2017-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Generalized Bond Polarizability model for more accurate atomistic modeling of Raman spectra
本文提出广义键极化率模型（GBPM），通过纳入非成键原子对项改进传统BPM，显著提升拉曼光谱与极化率建模精度，并在多种分子及铁电体系上验证了其有效性。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Tetra-bonding of C, N and O at solid surface
为了深入理解C、N和O与固体表面反应的动力学和动力学，有必要从键形成、键解离、键松弛、键振动以及相关的电荷重新分布和极化以及所涉及的原子和价电子的能量响应的角度来考虑反应。发现sp轨道杂化对于这些与强各向异性成键和价恒等式有关的反应是必要的，并且键对、非键孤对、孤对诱导的反键偶极子以及类氢键和类C-H键态的定域能态，可以统一原子显微镜、晶体学、电子光谱、电子振动光谱、和热脱附光谱，并为材料设计提供指导。
2008-01-05 cond-mat.mtrl-sci
First principles based atomistic modeling of phase stability in PMN-xPT
利用随机位模型中的位占据率，采用壳模型势对弛豫铁电体（1-x）PbMg_（1/3）Nb_（2/3）O_3-xPbTiO_3（PMN-xPT）进行了分子动力学模拟.在我们的模拟中，PMN在所有温度下都是立方的，并且表现为极性玻璃。当加入少量Ti时，形成弱极性态，但结构无序占主导地位，对称性为菱面体。随着更多的Ti被添加，基态明显是极性的，并且系统是铁电的，但是具有容易旋转的极化方向。在高Ti含量区，固溶体表现出类似于PT的铁电行为，具有四方对称性。随着Ti含量的增加，其基态序列为R-MB-O-MC-T。高温相在所有组成下均为立方相。我们的模拟给出了准同型相界的斜率，这对高温应用至关重要。我们发现，PMN-xPT相图可以理解内的随机网站模型。
2011-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Melting properties of Ag$_x$Pt$_{1-x}$ nanoparticles
在纳米级，材料表现出独特的性质，大大不同于那些散装状态。在Ag $_x$ Pt $_{1-x}$纳米合金的情况下，我们旨在研究不同尺寸和组成的纳米颗粒的固-液转变。该系统是特别令人感兴趣的，因为Pt具有高熔点（2041 K，相比之下Ag为1035 K），这可以在相对高的温度下在不同的催化反应期间保持纳米颗粒固体，例如我们在纳米管的生长中所需要的。我们进行了原子尺度的模拟，使用半经验势在蒙特卡罗代码中实现在恒定的温度和化学成分的正则系综。我们观察到，熔化温度随尺寸（纯系统和合金）和组成而降低。我们表明，熔化系统地通过一个中间阶段的结晶核心（纯铂或混合PtAg取决于组合物）和纯银液体皮肤，这强烈质疑的想法有一个多面的固体颗粒在催化反应碳纳米管合成。
2022-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Revealing Fast Ionic Conduction in Solid Electrolytes through Machine Learning Accelerated Raman Calculations
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本研究通过机器学习加速的拉曼计算揭示固态电解质中快速离子传导的特征，为高效发现离子导体提供新方法。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
High-Density Polyethylene Degradation into Low Molecular Weight Gases at 1823 K: An Atomistic Simulation
采用分子动力学模拟对高密度聚乙烯（HDPE）在300 ~ 1823 K温度范围内的挥发热降解过程进行了研究。我们发现，在高于$\sim$ 1373 K的温度下降解产生大量的还原气体，如CH $_{\text{n}}$和氢分子，这对炼钢工业是有益的。我们的研究结果提供了一个新的理解HDPE的相变从固体到气体发生在过热过程中在炼钢的电弧炉环境提供了一种新的方法，消除寿命结束的HDPE从垃圾填埋场。
2022-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Relationship Between Macrostep Height and Surface Velocity for a Reaction-Limited Crystal Growth Process
本文研究了在非平衡稳态条件下，反应（界面）限制晶体生长过程中，宏观台阶高度对邻位表面生长速度的影响。采用蒙特卡罗方法，基于点接触型步进吸引的限制性固体-固体（RSOS）模型（称为p-RSOS模型）。虽然这是一个简单的晶格模型，但模型表面显示出各种不同的配置，这取决于温度和晶体生长的驱动力。结果表明，表面速度随着刻面宏台阶高度的增加而减小。此外，最近由Onuma { \it et al.}报道的表面速度的显著变化在一项基于4 H-SiC的研究中，研究还表明，台阶坡度、台阶速度和台阶动能系数均受刻面台阶高度的影响。
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
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
Atomistic defect states as quantum emitters in monolayer MoS$_2$
固态系统中的量子光源作为集成量子器件技术的基本成分而受到极大关注。通过确定性缺陷工程来定制量子发射的能力对于实现可扩展的量子架构越来越重要。然而，一个主要的困难是，缺陷需要定位在固体内的位置选择性。在这里，我们克服了这一挑战，可控照射单层MoS $_{2}$使用亚纳米聚焦氦离子束，以确定性地创建缺陷。随后用高质量hBN封装离子轰击的MoS $_{2}$薄片，显示出光谱窄的发射线，这些发射线在MoS $_{2}$的中性2D激子以下一到两百meV的能量窗口中产生光学波长的光子。基于从头计算，我们解释这些发射线源于重组的高度本地化的电子-空穴复合物在缺陷态产生的氦离子轰击。我们的方法，确定性地写在一个单一的过渡金属dichalcogenide层的光学活性缺陷态提供了一个平台，实现异国情调的多体系统，包括耦合单光子源和异国情调的哈伯德系统。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full-scale ab initio simulations of laser-driven atomistic dynamics
本研究扩展 ab initio 方法并结合电子温度相关深度神经网络势能面与混合原子-连续介质框架，模拟激光驱动的微观动力学，发现热电子非热效应主导晶格动力学与结构转变，弥合了实验与模拟的差距。
2023-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic Description of Spin Crossover Under Pressure and its Giant Barocaloric Effect
本研究通过固态PBE+U计算揭示了典型自旋交叉配合物[FeL$_2$][BF$_4$]$_2$中压力调控转变温度的非线性机制及低频声子对巨压热效应的关键作用，并建立了精确模拟压热效应的计算协议，为发现高性能压热材料提供了工具。
2025-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomistic mechanisms of dynamics in a two-dimensional dodecagonal quasicrystal
本研究通过分子动力学模拟二维十二角准晶，发现其动力学呈现异质性、非阿伦尼乌斯弛豫及两阶段弛豫，且更接近金属玻璃形成液体而非晶体。
2025-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic Simulations of Oxide-Water Interfaces using Machine Learning Potentials
针对氧化物-水界面原子模拟从头算计算成本过高的问题，本文综述了机器学习势（MLPs）在该领域的最新应用进展、相关界面反应活性研究洞见，以及现存挑战与未来方向。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Materials Learning Algorithms (MALA): Scalable Machine Learning for Electronic Structure Calculations in Large-Scale Atomistic Simulations
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）；Center for Advanced Systems Understanding（先进系统理解中心）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
该研究提出材料学习算法（MALA）软件包，通过可扩展机器学习框架加速DFT计算，集成数据采样、训练与推理，兼容标准代码，能高效预测电子可观测量，适用于复杂材料系统的大规模原子模拟。
2024-11-29 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Coupled reaction and diffusion governing interface evolution in solid-state batteries
Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保罗森工程与应用科学学院）；Robert Bosch LLC Research and Technology Center（罗伯特·博世有限公司研究与技术中心）
该研究借助主动学习与深度等变神经网络势开展量子精度的大规模反应模拟，结合无监督分类揭示了固态电池SEI中新的晶态无序相，阐明了锂蠕变机制，为理解固态电化学界面原子动力学提供了无实验拟合参数的第一性原理数字孪生方法。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Continuum Surface Energy from a Lattice Model
我们调查之间的连接连续和原子描述的可变形晶体，使用一些有趣的结果从数论。变形晶体的能量计算的背景下，一般的二元相互作用在两个维度的晶格模型。采用一种新的键数计算方法，将问题归结为数论中的格点问题。的主要贡献是一个明确的公式的表面能密度作为变形梯度和边界法线的函数。结果是有效的一个大类的域，包括面（多边形）的形状和区域与分段光滑的边界。
2014-06-28 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
