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
A phase-field-crystal approach to critical nuclei
本文研究了均匀形核的相场晶体模型。我们使用弦方法来确定相空间中的鞍点，而不是求解密度场向平衡态的时间演化。鞍点允许获得成核势垒和临界核。使用相场晶体模型的优点是它能够解决原子效应。所得到的结果表明不同的属性的临界核相比，散装晶体，并显示了详细的描述的成核过程。
2010-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effect of the Composition on the Free Energy of Crystal Nucleation for CuPd Nanoalloys
采用分子模拟方法研究了Cu和Pd的过冷液体合金的形核过程。模拟揭示了晶核大小及其成分之间的复杂相互作用，极大地影响了纳米尺度上的结晶过程。特别是，我们发现，成核的自由能强烈地依赖于合金的组成，具有比纯金属大两倍以上的等摩尔合金的自由能垒。我们把这种自由能的增加归因于原子核表面和核芯成分的变化。然后通过比较两种金属的表面能并考虑到在核与周围液体之间的界面处发生的结晶与分层之间的竞争来分析组合物的局部变化。
2021-08-17 cond-mat.stat-mech
Scaling theory for the free-energy barrier to homogeneous nucleation of a non-critical phase near a critical point
研究了在另一种相变的类伊辛临界点附近新相的均匀形核。标度分析表明，成核的自由能垒包含一个奇异项，其标度与临界点的序参量相同。原子核的总磁化强度与响应函数成比例，因此它是发散的。汽液临界点是在伊辛普适类，所以我们的结果意味着，在这样的临界点附近的另一个阶段，如结晶相的核中的分子数，发散的等温压缩性。对称性阻止核和序参量之间的耦合的情况下，也被认为是。
2001-11-16 cond-mat.stat-mech
Free Energy Barriers for Crystal Nucleation from Fluid Phases
本文对有限体积内流体密度从稠密熔体到蒸汽的热平衡过程中晶核与流体共存的情况进行了蒙特卡罗模拟，并进行了分析。将正则系综中两相共存的E-T规则推广到有限体积，核体积的“测量”连同周围流体的压力和化学势允许提取核的表面自由能。无论是知识的（一般非球形）核的形状，也不依赖于角度的界面张力是需要这项任务。该方法的可行性证明了一个变种的Asakura-Oosawa模型的胶体聚合物的混合物，形成面心立方胶体晶体。对于$0.15$的聚合物与胶体尺寸比，流体相中的胶体填充分数可以通过胶体之间的有效吸引势的变化而从熔融值变化到零。结果发现，球形晶核的近似往往低估了实际的成核势垒显着。成核障碍被发现规模为$ΔF^*=(4π/3)^{1/3}\barγ(V^*)^{2/3}+const.$与核体积$V^*$，和有效的表面张力$\barγ$，占隐含的非球形形状可以精确地估计。
2017-05-23 cond-mat.stat-mech
Nucleation rate in the two dimensional Ising model in the presence of random impurities
成核现象在自然界中普遍存在，在每个实际和实验系统中杂质的存在是不可避免的。然而，成核的数值研究几乎总是对完全纯的体系进行的。本文研究了二维伊辛模型中存在随机分布的静态和动态杂质时液滴自由能的行为。我们已经表明，在静态情况下，自由能垒高度和临界核尺寸都随着杂质密度的增加而单调减小。我们比较了经典成核理论和前向通量取样法对不同密度静态杂质的成核速率。结果显示出良好的一致性。在动态杂质的情况下，当温度较低时，我们观察到杂质在核的边界位置的优先占据。由于有效界面自由能的降低，这进一步促进了成核速率的提高。
2021-08-10 cond-mat.stat-mech
Finite size effects on liquid-solid phase coexistence and the estimation of crystal nucleation barriers
在有限体积$V$中平衡的流体，其颗粒数为$N$，密度为$ρ= N/V$，超过冻结的起始密度$ρ_f $，可以在晶核和周围流体之间表现出相共存。使用一种适合于稠密流体的化学势的估计方法，我们得到了由于晶核表面的过剩自由能。既不需要精确定位界面，也不需要计算（各向异性）界面张力。作为一个测试案例，一个软版本的Asakura-Oosawa模型的胶体聚合物混合物进行处理。虽然我们的分析是适当的任意形状的晶核，我们发现成核势垒是兼容的球形，并与经典的成核理论。
2015-01-07 cond-mat.stat-mech
Heterogeneous nucleation in the random field Ising model
本文研究三维 RFIM 在外场下的成核动力学，结合伞形采样与正向通量采样评估临界核自由能和成核速率，并提出兼顾核位置的反应坐标以改进强无序情形。
2023-10-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Beyond the Kolmogorov Johnson Mehl Avrami kinetics: inclusion of the spatial correlation
Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami模型是一个空间成核和生长的泊松过程，考虑了原子核之间的空间相关性。这是通过对可区分和相关的点（核）系统的详细研究来实现的。用关联函数计算了空间中某一区域内没有点的概率。该理论已被应用于描述成核和生长在两个维度下恒定的成核速率，其中核之间的相关性取决于核的大小。我们提出了一个简单的公式来描述核之间存在关联时的相变动力学。当关联依赖于核的诞生时间时，该理论被应用于恒形核速率过程。它表明，随机顺序吸附和托宾过程可以分析的框架内的同时成核的情况下，承认一个共同的理由，即除了一个适当的重新缩放，他们代表相同的过程从数学的角度来看。
2003-04-16 cond-mat.stat-mech
Capture-zone scaling in island nucleation: phenomenological theory of an example of universal fluctuation behavior
在岛形核和生长的研究中，捕获区的分布，基本上是邻近细胞，可以提供更多的洞察力比岛的大小分布。与通常使用的复杂表达式（特别的或从速率方程导出的）相反，我们发现捕获区分布可以用一个简单的表达式来描述，该表达式将随机矩阵理论中的维格纳表面推广到一系列波动现象中的间距分布。此外，它的单一可调参数可以简单地与生长模型的临界核和衬底维数有关。我们与广泛发表的动力学Monte Carlo数据和有限的实验数据进行比较。一个现象学理论揭示了这一结果。
2007-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nucleation kinetics in phase transformations with spatially correlated nuclei
本文提出基于相关函数的理论框架，分析渐进式成核中空间相关晶核的动力学，发现二维和三维生长会由RSA行为转向KJMA行为。
2025-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Selective nucleation in porous media
几何参数表明，孔介导的成核通常以两步方式发生，第一步是孔内的成核，第二步是从填充的孔成核到溶液中[Page & Sear，Phys.Rev.Lett. 97，65701（2006）]。控制这一过程的两个步骤的自由能垒显示相反的依赖性上的孔径，这意味着对于给定的热力学条件下，存在一个孔径的成核发生最快。在这里，我们表明，在二维和三维伊辛格子气，这种首选的孔径跟踪散装临界核的大小，到一个数值前因子。这一观察结果提出了一个简单的处方，指导成核的某些位置内的非均质多孔介质。
2013-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Second layer nucleation and the shape of wedding cakes
第二层成核的速率-在二维岛的顶部形成稳定的核-决定了逐层生长的条件和三维同质外延生长中多层丘的顶部平台的大小。它最近表明，传统的平均场成核理论高估了第二层成核率的一个因素，是成比例的次数，一个给定的网站访问的吸附原子在其停留时间在岛上。在强阶跃边缘势垒的存在下，该因子可能很大，导致在先前的尝试中从第二层成核的开始实验地确定势垒能量的实质性误差。在第一部分的文件简单的分析估计第二层成核率的基础上比较相关的时间尺度将进行审查。在主要部分中，第二层成核理论被应用于强而有限的台阶边缘势垒存在下的多层丘的生长。通过岛边界的确定性演化的数值积分，补充了在顶层成核的规则，获得的形状的土堆。对于厚膜的形状收敛到一个简单的缩放解决方案。缩放函数由顶层的覆盖范围$θ_c$参数化，并且采用在$θ_c$处截止的逆误差函数的形式。厚度为$d$的膜的表面宽度为$\sqrt{(1- θ_c) d}$。最后，我们表明，缩放的解决方案也可以来自连续增长方程。
2001-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Homogeneous nucleation of a non-critical phase near a continuous phase transition
被认为是一个新的阶段附近的第二个，连续的，过渡，均质成核。连续转变是在与一级相变相关的亚稳区中，其共存相之一是成核。平均场计算表明，当接近连续跃迁时，原子核的大小随连续跃迁的序参量的响应函数而变化。该响应函数在连续过渡时发散，成核的自由能垒的温度导数也是如此。当接近连续转变时势垒的这种快速下降意味着连续转变起到减少一级转变处成核的势垒的作用。这在球状蛋白质的结晶中可能是有用的。
2001-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Gas-Liquid Nucleation in Two Dimensional System
我们研究了二维（2D）过饱和蒸汽液相成核。采用不同的蒙特卡罗模拟方法，计算了成核的自由能垒、线张力，并研究了临界核的大小和形状。该研究是在中等水平的过饱和度（远离旋节极限）。在2D中，Lennard-Jones（LJ）势的截断中需要大的截止值以获得收敛的结果，而低截止值（例如，$2.5σ$在三维研究中通常是足够的，其中$σ$是LJ直径）导致线张力、成核势垒和临界团簇特性的值的实质性误差。结果发现，在二维，经典的成核理论（CNT）未能提供一个可靠的估计的自由能垒。在饱和比S=1.1（定义为S=P/PC，其中PC是在降低的温度下的共存压力$T^{\star}= 0.427$）时，它低估了势垒多达70%。有趣的是，已发现CNT高估了三维（3D）系统中靠近三相点的成核自由能垒。事实上，与CNT的一致性在2D中比在3D中更差。此外，现有的线路张力理论估计显着高估了该值。
2008-09-15 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Kinetic control of competing nuclei in a dimer lattice-gas model
成核是溶液合成新材料的关键步骤。完善的格子气模型可用于深入了解涉及单个核类型的成核途径的基本物理。在许多情况下，溶液相对于一个以上的沉淀相是过饱和的。这可以在类似的时间尺度上产生稳定和亚稳态核的群体，因此涉及两者之间的竞争的复杂成核途径。在这项研究中，我们介绍了一个格子气模型的基础上，两种类型的相互作用的二聚体代表粒子在溶液中。每种类型的二聚体成核到特定的空间填充结构。我们的模型被调整，使稳定和亚稳相成核在一个类似的时间尺度。两种结构都可能首先成核，其概率对二聚体的迁移率敏感。我们通过正向通量采样计算这些成核速率，并演示了如何使用所得数据来推断成核结果和途径。可能包括直接成核的稳定相，长寿命的亚稳微晶的统治，和途径，其中稳定相成核后，才出现多个临界后的亚稳相的核。
2023-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation and structural growth of cluster crystals
本文在指数n=4的广义指数模型中研究了团簇晶相的形核过程。由于零分离的这对势的有限值，在高密度下，系统形成具有多个占据的晶格位置的簇晶体。在这里，我们调查的微观机制，导致从一个过冷液体在相图的低温区域的簇晶体的形成。使用分子动力学和伞采样，我们计算的自由能作为系统中最大的结晶核的大小的函数，并比较我们的结果与经典成核理论的预测。采用键序参量的基础上的Voronoi镶嵌来区分不同的晶体结构，我们分析了平均组成的晶核。我们发现，即使在多占据的面心立方晶体是结晶稳定相的条件下，成核成体心立方簇晶体是强烈的首选。此外，我们还研究了粒子在过冷液体和团簇晶体中的迁移率。在团簇晶体中，单个粒子的运动被一个简单的反应-扩散模型捕获，该模型先前引入来模拟氢键的动力学。
2016-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
A novel method for evaluating the critical nucleus and the surface tension in systems with first order phase transition
介绍了一种计算一级相变体系临界核尺寸和表面张力的新方法。该方法是基于经典的成核理论，它包括在研究一个球体的热力学给定半径嵌入在冻结亚稳环境。冻结配置在自由球体的表面上创建钉扎场。只要球体的尺寸小于临界核，钉扎场就会迫使球体保持在亚稳相。我们测试我们的方法在两个一阶系统中，无论是在一个二维晶格：一个系统的参数调整的过渡是磁场，和第二个系统的调谐参数是温度。在这两种情况下，结果都令人满意。与以前的技术不同，我们的方法不需要无限的体积限制来计算表面张力，因此即使使用相对较小的系统，它也能给出可靠的估计。然而，我们的方法不能用在或接近临界点，即在共存，临界核变得无限大。
2008-01-03 cond-mat.stat-mech
A statistical analysis of the first stages of freezing and melting of Lennard-Jones particles: Number and size distributions of transient nuclei
本文通过分子模拟研究Lennard-Jones粒子的冻结与融化初始阶段，分析瞬态原始核的数量与尺寸分布，发现其分布随相态连续演化，并验证了尺寸分布关系对自由能势垒计算的重要性。
2024-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
