Kinetic phase diagram for two-step nucleation in colloid-polymer mixtures
本文通过基于经典成核理论的晶种模拟构建胶体-聚合物混合物两步结晶的动力学相图，并用过渡路径采样验证，揭示临界核为液态或晶态时不同的结晶机制，证明该相图是理解非经典成核的有效工具。
2025-04-09 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
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
Variational Umbrella Seeding for Calculating Nucleation Barriers
本文提出变分伞形播种方法，通过降低对序参量选择的敏感性，在保持高精度的同时提升计算速度，可高效计算晶体成核及熔化、凝结、空化等过程的成核势垒。
2024-05-02 cond-mat.soft
Kinetic roughening-like transition with finite nucleation barrier
最近对蛋白质晶体生长的观察已经确定了两种不同的生长机制。在低过饱和度下，晶体的表面是光滑的，并且由于缺陷处台阶的成核和随后的台阶生长而尺寸增加。在高过饱和度下，成核在许多地方同时发生，晶体表面变得粗糙，生长速度随着过饱和度的增加而比在光滑状态下更快地增加。动力学粗糙化转变通常被认为是由于晶体表面上二维成核的势垒消失。我们在这里表明，通过分析平均场模型和动力学蒙特卡罗模拟，不同的生长模式之间的过渡，让人想起动力学粗糙化也可以出现作为动力学效应发生在有限的成核障碍。
2010-01-07 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
Living Helices in Fluctuating Polymer Chains: Cooperative Nucleation, Dynamics, and Lifetime
Indian Institute of Science, Bengaluru（印度科学学院）
通过粗粒化统计力学理论和三态合作模型，研究聚合物链中瞬态螺旋段的成核、动态演化及寿命，揭示其由合作增益与非线性惩罚竞争决定的有限尺寸稳定性。
2026-05-29 cond-mat.soft
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
From Champagne to Confined Polymer:Natural and Artificial Bubble Nucleation
本研究通过受限粘弹性聚合物模型，实验探究气泡成核与生长，发现成核机制（自然或人工）影响生长速率，且核数量与温度负相关。
2025-08-04 cond-mat.soft
Line-tension effects on heterogeneous nucleation on a spherical substrate and in a spherical cavity
考虑了线张力对球面透镜形核在球形基底上和球形腔壁下成核的影响。线张力对成核势垒的影响可以从通常的体积项中分离出来。随着衬底半径的增加，成核势垒降低并接近平坦衬底的成核势垒。然而，随着腔的半径增加，成核势垒增加并且接近平坦衬底的成核势垒。小的球形衬底是比平坦衬底更不活跃的成核位点，并且小的球形空腔是比平坦衬底更活跃的成核位点。相反，线张力对成核势垒的影响是最大的核和基板或空腔的半径变得相当。因此，通过调整球形衬底或球形腔的尺寸，可以优化线张力的效果。这些结果将是有用的，在广泛的应用范围从材料加工到全球气候的理解，其中异质成核起着至关重要的作用。
2015-03-17 cond-mat.soft
A lattice polymer study of DNA renaturation dynamics
DNA复性是两条互补单链重组形成双螺旋。实验上已知，复性通过几个碱基对的双链核的形成（限速步骤）进行，随后是快得多的拉链化。我们考虑一个晶格聚合物模型进行劳斯动力学和专注于两个扩散股的成核。我们数值研究了各种成核速率对链长和附加的局部成核势垒的依赖关系。当局部势垒足够高时，所有考虑的复性速率都与Kramers速率理论预测的长度成比例，并且也与实验一致：它们的缩放行为由描述聚合物平衡性质的指数决定。当局部势垒降低时，复性发生在真正的非平衡行为的区域中，并且缩放偏离速率理论预测。
2010-02-25 cond-mat.soft
Numerical calculation of free-energy barriers for entangled polymer nucleation
用粗粒模型研究了缠结聚合物从熔体中的结晶过程。使用混合蒙特卡罗模拟使我们能够探测长聚合物链的行为。我们确定了一个中心对称的本地序参量和计算的成核自由能垒在相对较高的过冷度与自适应偏置窗口伞采样固体状珠。我们的研究结果表明，临界核的大小和高度的自由能垒不显着依赖于聚合物的分子量，但是，成核速率随分子量的增加而降低。此外，临界核的组成的分析表明，分子内的成核簇的生长并没有显着的结晶为该系统作出贡献。
2020-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Free Energy Barrier for Electric Field Driven Polymer Entry into Nanoscale Channels
从理论上和分子动力学模拟方法研究了驱动电场作用下带电聚合物进入纳米通道的自由能垒。的势垒高度的聚合物的长度，驱动场强度，和通道入口的几何形状的依赖关系进行了研究。考虑了电场对聚合物进入通道前的挤压效应。它示出，在其进入之前的聚合物的横向限制显着改变的势垒高度的聚合物长度的依赖性。我们的理论和模拟结果是一致的，合理地描述了相关的实验数据。
2011-04-27 cond-mat.soft
Nucleation patterns of polymer crystals analyzed by machine learning models
本文利用自监督自编码器与高斯混合模型从分子模拟中识别聚合物晶态单体，无需先验结构知识即可在预转变点解析成核模式并发现最高结晶效率。
2023-11-01 cond-mat.soft
Dynamic Arrest in Polymer Melts: Competition between Packing and Intramolecular Barriers
我们提出了分子动力学模拟的一个简单的模型，聚合物熔体的分子内障碍。我们调查的势垒强度的函数的结构弛豫。动态相变可以在玻璃化转变的模式耦合理论（MCT）的框架内进行一致的分析。控制参数进行调整，以诱导一般的包装效果和聚合物的特定的分子内障碍之间的竞争，作为动态逮捕的机制。这种竞争产生异常大的值的所谓的MCT指数参数和合理化定性不同的观察简单的珠弹簧和现实的聚合物。这里提出的分子内障碍的影响的系统研究也建立了聚合物和简单的玻璃形成的玻璃化转变的性质之间的根本区别。
2008-10-02 cond-mat.soft
Bimodal molecular mass distribution in surfactant-free emulsion polymerization as a consequence of coagulative nucleation
它表明，经常观察到的宽的分子量分布从胶乳粒子合成的无表面活性剂的乳液聚合的结果从多阶段动力学。形成初级颗粒的聚合的初始阶段是01型的，这意味着可以假设颗粒非常小，以至于在任何时刻每个颗粒都不超过一个自由基链。在初级颗粒聚集成次级颗粒（所谓的凝聚成核步骤）之后，随后聚结的次级颗粒中的聚合动力学是假本体类型的，这意味着在颗粒中存在如此多的自由基，使得聚合过程如本体中一样进行。重要的结果是01-过程的分子量比伪本体过程的分子量大约一个数量级。因此，如旨在延长初始形成动力学的实验所示，这些聚合模式和其间的聚集阶段中的每一种在分子量分布中留下它们的痕迹。双峰分子量分布被发现为离子和非离子引发剂。
2017-03-31 cond-mat.soft physics.chem-ph
Simulations of DNA-origami self-assembly reveal design-dependent nucleation barriers
成核是许多自组装过程动力学中的速率决定步骤。然而，成核在DNA折纸自组装动力学中的重要性尚不清楚，DNA折纸自组装涉及钉合链的结合和支架链的折叠。在这里，使用蒙特卡罗模拟的晶格模型的DNA折纸，我们发现，一些，但不是所有的设计可以有一个成核障碍，这个障碍消失在较低的温度下，合理化等温组装的成功。我们表明，成核屏障的高度主要取决于同轴堆叠的钉是相邻的同一螺旋，一个参数，可以修改与钉设计。为DNA-折纸组装创建成核屏障可以用于优化组装时间和产量，而消除屏障可以允许快速分子传感器，其可以响应于环境的变化而无滞后地组装/拆卸。
2023-03-21 cond-mat.soft q-bio.BM
Free energy barrier for single-chain melting and crystallization
在本文中，我们报告了动态蒙特卡罗模拟的熔化和结晶在一个单链系统。它们的自由能垒可以用一个简单的表达式DeltaF = n Deltaf+sigma（N-n）^（2/3）来描述，其中n是熔融键的数量，Deltaf是每个熔融键从结晶态的自由能变化，N是链长，sigma是微晶的表面自由能。我们发现，与分子成核的表达式Δ F = n Δ f+ sigma（N-n）^（1/2）一起，聚合物初级和次级成核的自由能垒的分子量依赖性质，特别是晶体生长期间的分子偏析，可以再现。在此基础上，对聚合物结晶机理，提出了分子内成核的定量模型，这是对以往分子成核模型定性描述的直接发展。
2002-06-28 cond-mat.soft
Local Structure Order Assisted Two-step Crystal Nucleation in Polyethylene
采用全原子分子动力学模拟方法研究了聚乙烯（PE）的均相成核过程。为了解释聚合物低对称性的复杂形状和特殊的链内构象顺序，我们引入了一个耦合构象顺序和链间旋转对称性的形状描述符OCB，它能够区分六方和正交晶团簇和熔体。利用形状描述子OCB，我们发现构象和链间旋转有序之间的耦合首先导致六方团簇的形成，这是动态的。而斜方晶结构的成核发生在六方晶团簇内部，是通过相邻六方晶团簇的合并而不是标准的逐步生长过程进行的。这表明PE晶体的成核是一个两步过程，OCB秩序的帮助下，这是不同的聚合物结晶的早期模型，但类似于球形的“原子”，如胶体和金属提出的。
2017-08-16 cond-mat.soft
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
Property Decoupling across the Nucleus-Melt Interface during Polymer Crystal Nucleation
提出了空间分布，其定量地捕获聚合物性质（例如，链段排列、密度和势能）随着离原型聚乙烯熔体中的新生聚合物晶体（核）的距离而变化。它揭示了核和它们的接口的空间范围是度量依赖的核内部是固体样的程度。随着与核的距离增加，一些性质（例如密度）比聚合物链段排列更快地衰减为熔融状行为，这表明聚合物核存在于向列状液滴中。这种向列状液滴区域与不是核的一部分的有序聚合物片段的增强形成相一致。它是更有利的，找到非成分有序的聚合物段附近的核比在周围的亚稳熔体，指向一个核诱导其他核的形成的可能性。这些发现提供了非流动条件下聚合物晶体成核和流动条件下聚合物晶体成核之间的概念桥梁，并用于合理化以前的结果。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.atm-clus
Controlling Polymer Capture and Translocation by Electrostatic Polymer-Pore Interactions
聚合物易位实验通常涉及阴离子聚电解质，例如驱动通过带负电荷的纳米孔的DNA分子。因此，聚合物捕获到纳米孔然后易位的定量建模需要考虑由电荷相似的聚合物-孔相互作用产生的静电势垒。为此，在这项工作中，我们耦合平均场水平的电流体动力学方程与Smoluchowski形式主义的静电势垒，电泳漂移，和电渗透液体流动之间的相互作用的特征。特别是，我们发现，由于不同的离子密度制度的盐屏蔽的漂移和屏障效应发生，存在一个特征盐浓度最大限度地提高屏障限制的聚合物捕获到孔的概率。我们还表明，在障碍占主导地位的制度，聚合物的易位时间与膜电荷呈指数增长，并与孔半径和盐浓度呈指数衰减快。这些结果表明，这些参数在势垒驱动制度的改变可以是一种有效的方式来控制的易位过程的持续时间，并促进更准确的测量的离子电流信号在孔。
2017-05-11 cond-mat.soft
The barrier to ice nucleation in monatomic water
从过冷液体的结晶最初通过形成小的固体胚（核）进行，这需要克服活化势垒。这种现象是最容易研究的数值模拟，使用专门的偏置采样技术，以克服所施加的限制，罕见的成核事件。在这里，我专注于在过冷水中的均匀冰成核的障碍，所代表的单原子水模型，在散装表现出不同的冰结构之间的复杂的相互作用。我认为各种协议，以确定solidlike粒子在计算机上，表现足够好的Lennard-Jones模型，并比较各自的影响的形状和高度的成核势垒。结果表明，这种效应对晶核尺寸的影响比对势垒高度的影响更大。作为一个副产品的分析，我确定的成核集群的结构，发现在集群中的冰相的相对量在很大程度上取决于用于分类solidlike颗粒的方法。此外，取决于所采用的成核坐标，在结晶的早期阶段期间最有利的相可能与稳定的多晶型物不同。因此，不能简单地根据所获得的势垒高度来评估反应坐标的质量。我解释了这个结果是如何可能的，为什么它只是指出了集体变量的缺点，适合简单的流体在提供一个强大的方法，单原子水的粒子分类。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Role of Intramolecular Barriers on the Glass Transition of Polymers: Computer Simulations vs. Mode Coupling Theory
我们提出了一个简单的珠弹簧模型的分子内障碍的聚合物熔体的计算机模拟。通过系统地调整屏障的强度，我们研究了它们对玻璃化转变的作用。动态可观的模式耦合理论（MCT）的框架内进行了分析。临界非遍历性参数，临界温度和动力学指数的模拟数据的一致性拟合MCT渐近定律。这样得到的MCT $λ$指数从完全柔性链的标准值增加到接近刚性链的上限值。在类比与系统表现出高阶MCT转换，我们建议，所观察到的大$λ$ -值出现形式之间的相互作用的两个不同的机制动态逮捕：一般包装效果和聚合物的特定分子内障碍。我们比较模拟结果与数值解的MCT方程的聚合物系统，在聚合物参考相互作用网站模型（PRISM）的静态相关性。我们验证了由PRISM引入的近似满足模拟，具有相同的质量为所有范围内的调查屏障强度。数值解再现了模拟的非遍历性参数和临界温度对势垒强度的依赖性的定性趋势。特别地，在固定密度下，阻挡强度的增加增加了局部化长度和临界温度。然而，在刚性链的限制下，理论和模拟之间的定性一致性被打破。我们讨论了这一特点的可能起源。
2009-09-11 cond-mat.soft
Free-energy barrier to melting of single-chain polymer crystallite
我们报告蒙特卡罗模拟的熔融的一个单一的聚合物微晶。我们发现，与大多数原子和分子晶体不同，这种微晶在转变为无序的“线圈”状态之前可以被加热到略高于其熔化温度。过热微晶的表面是无序的。无序层的厚度随着过热而增加。然而，有序-无序的转变不是渐进的，而是突然的。自由能计算揭示了一个大的自由能障碍熔化的存在。
2002-06-27 cond-mat.soft
Divining the Shape of Nascent Polymer Crystal Nuclei
我们证明了初生聚合物晶体（即，核）是各向异性实体，与先前的假设相反，既不具有球形几何形状也不具有圆柱形几何形状。事实上，圆柱形、球形和其他高度对称的几何形状在物理上是不利的。此外，后临界转变是必要的，以实现最终出现在半结晶聚合物的结晶过程中的laminate。我们还强调了聚合物成核的不准确处理如何导致实质性错误（例如，预测成核速率的数量级差异）。这些见解是基于对来自典型缠结聚乙烯熔体结晶的400多万个晶体簇的定量分析。新的全面的自下而上的模型需要捕捉聚合物成核。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase separation kinetics in compressible polymer solutions: Computer simulation of the early stages
介绍了一种适用于聚合物在超临界流体中溶液的粗粒化模型，并以十六烷和二氧化碳体系为例进行了应用。拟合参数的模型的气液临界点性质的纯系统，并允许一个适当选择的参数，描述了偏离洛伦兹-贝特洛混合规则，我们模拟的液体-气体和流体-流体不混合过渡的这个系统在很宽的范围内的温度和压力与实验合理的协议。富聚合物相和气体之间的界面可以在高于和低于三线终点的温度下研究，其中液体和蒸气二氧化碳和富聚合物相共存。在第一种情况下，可以证明流体二氧化碳的界面吸附。我们的模型也可以用来模拟淬火从单相到两相区。一个简短的动画和一系列的快照有助于可视化气泡成核和旋节分解的早期阶段。此外，我们讨论了偏离经典成核理论的小核。
2003-04-02 cond-mat.soft
Energetics of Nucleation in Finitely Deformed, Phase-Transforming Soft Solids
University of New Hampshire（新罕布什尔大学）
针对有限变形软固体中相变成核问题，推导了超弹性体形成小转变区后平衡弹性势能变化的渐近展开式，将经典成核理论推广至有限变形情形，揭示了应力对成核势垒的影响。
2026-07-07 cond-mat.soft
Influence of Polymers on the Nucleation of Calcium Silicate Hydrates
针对聚合物对水化硅酸钙（C-S-H）生长与成核影响认知不足的问题，本研究采用滴定结合离子选择性电极的方法，探究C-S-H沉淀成核前后阶段的过程，量化添加剂的影响，为定制化C-S-H设计及高性能胶凝材料研发提供支撑。
2023-10-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Classical nucleation theory for the nucleation of the solid phase of spherical particles with a short-ranged attraction
经典成核理论被用来估计通过具有短程吸引力的势相互作用的颗粒的固相成核的自由能垒。由于流体和固相之间的高界面张力，该屏障非常大，比硬球体大得多。它在引力范围趋于零的极限上是发散的。我们预测成核的上限与蛋白质结晶的实验结果吻合得很好。
1999-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multivalent cation induced attraction of anionic polymers by like-charged pores
基于纳米孔的聚合物传感器件的效率取决于带负电荷的孔对阴离子聚电解质的快速捕获。这需要消除与排斥性聚合物-孔相互作用相关的静电势垒。我们开发了一个相关校正的理论表明，聚合物所经历的障碍，可以有效地克服通过添加到电解质溶液中的多价阳离子。阳离子吸附到孔中增强了孔介质相对于本体储层的筛选能力，这转化为对聚合物的吸引力。超过一个临界的多价阳离子浓度，这种相关性引起的吸引力克服了静电势垒，并触发了吸附的聚合物的电荷相同的孔。结果表明，一价盐抑制了同电荷聚合物-孔吸引，但膜电荷强度和孔限制增强了同电荷聚合物-孔吸引。我们的预测可以提供增强的控制易位实验中的聚合物运动。
2017-07-03 cond-mat.soft
Brute-force nucleation rates of hard spheres compared with rare-event methods and classical nucleation theory
本文使用暴力分子动力学模拟测定硬球成核速率，克服高达$28 k_B T$的成核势垒，验证了该结果与稀有事件方法及经典成核理论高度一致。
2023-09-12 cond-mat.soft
Homogeneous nucleation near a second phase transition and Ostwald's step rule
考虑了在第二个相变附近的一个相变的新相的均匀形核。该系统有两个相变，我们研究的条件下，使我们接近或在第二个相变的新阶段的这些转变之一的成核。第二个转变是类伊辛转变，并且位于第一个转变的共存区域内。它以两种方式影响新相的形成。第一种是通过减少成核势垒来直接成核。第二种是通过系统经历第二次转变并转变到成核势垒大大降低的状态。第二种方式发生在经历第二相变的势垒小于第一相变的势垒时，并且符合奥斯特瓦尔德规则。
2001-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow-induced Density Fluctuation assisted Nucleation in Polyethylene
用全原子分子动力学模拟方法对聚乙烯在静态和剪切流动条件下的成核过程进行了对比研究。在两种条件下，成核都是两步过程，但其过程的中间次序不同。静态成核是由局部结构有序耦合构象有序和局部旋转对称有序所促进的，而流动诱导成核则是由密度涨落所促进的，密度涨落是构象有序和取向有序的耦合效应.流动驱动着柔性链段向刚性构象有序链段的转化，并规避了聚合物结晶过程中最特殊、最受速率限制的熵罚。目前的研究表明，流动对成核的促进作用并不像早期模型所认为的那样是由于熔体的流动诱导熵降低所致，而主要是由于通过构象/取向有序化-密度涨落-成核的不同动力学途径所致。
2018-03-07 cond-mat.soft
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
From caging to Rouse dynamics in polymer melts with intramolecular barriers: a critical test of the Mode Coupling Theory
通过计算机模拟和解模式耦合理论（MCT）方程，我们研究了分子内势垒对非纠缠聚合物的几个动力学方面的作用。调查的动态范围延伸到链劳斯模式的放松，从玻璃形成者的笼子制度特性。我们回顾我们最近的工作在这个问题上，提供新的结果和批判性地讨论理论的局限性。MCT的结构松弛的解决方案再现定性趋势的模拟弱和中等的障碍。然而，一个渐进的差异显示，作为刚性链的极限接近。这种分歧似乎并不与动态的不均匀性，这确实是不增加势垒强度增强。它也不与三点静态相关的卷积近似的故障，这保留了其有效性刚性链。这些发现表明，需要改进的聚合物熔体的MCT方程。关于链自由度的松弛，MCT提供了从链重定向到锁定制度的时间尺度的微观基础。它合理化，从第一原理，所观察到的偏差从劳斯模型增加的屏障强度。这些包括弛豫时间的异常缩放，长时间的高原，和非单调的波长依赖的模式转换器。
2010-10-01 cond-mat.soft
Two-stage crystallization of charged colloids at low supersaturations
我们报告模拟带电胶体的均匀液体fcc成核的低和高接触能值。作为晶体形成的前体，我们观察到在晶体形成的位置处的局部有序性增加，但与局部密度没有相关性。因此，成核是由顺序波动而不是密度波动驱动的。我们的研究结果还表明，在这两种情况下，过渡涉及两个阶段，首先是一个过渡的液体bcc，其次是bcc-hcp/fcc的转变。这两种转变都必须克服自由能垒，因此首先形成球形bcc样簇，其中最终的fcc样结构主要在微晶表面成核。这意味着bcc-fcc相变是一种异质成核，即使我们从均匀的本体液体开始。bcc-hcp/fcc自由能垒的高度强烈地依赖于胶体的接触能。对于低接触能，该势垒低，因此bcc-hcp/fcc转变自发地发生。对于较高的接触能，第二势垒太高而不能被胶体系统自发地穿过。然而，有可能使系统越过第二个障碍，并将bcc核转变为稳定的hcp/fcc相。转变由第一液体-体心立方转变主导，并且可以通过使用有效表面张力的经典成核理论来描述。
2014-10-31 cond-mat.soft
Homogeneous nucleation mechanism of NaCl in aqueous solutions
本文采用分子动力学模拟方法研究了NaCl晶体在溶液中的成核过程。模拟结果表明，NaCl在水中的溶解行为与离子浓度有关。随着NaCl浓度的增加，溶解的Na $^+$和Cl $^-$离子倾向于在溶液中聚集。结合我们最近的研究，溶解溶质的聚集主要归因于疏水相互作用。热力学上，溶质聚集体的形成不需要克服势垒。这与两步成核机制不同。与经典成核理论（CNT）相比，由于溶质的聚集，降低了成核的势垒高度，影响了NaCl晶体在水中的成核机理。
2018-11-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nucleation of stable cylinders from a metastable lamellar phase in a diblock copolymer melt
从亚稳层状相的稳定的圆柱体相的液滴的成核检查内的单模式近似的Brazovskii模型的二嵌段共聚物熔体。采用液滴界面轮廓的变分分析方法，得到了任意取向圆柱与薄层界面自由能的解析表达式，界面自由能具有各向异性，当圆柱轴垂直于界面时比圆柱沿界面时低。因此，通过Wulff构造计算的液滴形状是透镜状的，沿着圆柱体的轴线变平。根据经典成核理论确定了临界液滴的尺寸和成核势垒。在适用经典形核理论的片层/圆柱相界附近，典型的临界液滴尺寸为30- 400个圆柱，长宽比为4- 10，形核势垒为30- 40 k_BT，当接近平均场临界点时，总的趋势是临界液滴变大，长宽比变大，形核势垒变小。
2003-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Homogeneous Nucleation of Sheared Liquids: Advances and Insights from Simulations and Theory
自然界中最普遍和技术上最重要的现象之一是均匀流动系统的成核。剪切对成核系统的微观影响仍然不完全清楚，虽然近年来出现了一致的图片。剪切的相反效果可以分为两个主要贡献简单的液体：增加的能量成本的成核，和增强的动力学。在这个角度来看，我们描述了最新的计算和理论技术，在过去的二十年中已经开发。我们整理和统一的剪切，温度和过饱和度对均匀成核过程的总体影响。实验技术和能力进行了讨论，从模拟和理论的结果的背景下。虽然我们主要集中在简单的液体，我们也触及剪切成核的更复杂的系统，包括玻璃和聚合物熔体复杂系统。我们推测有希望的方向和可能的进展，可能在未来取得成果。
2021-06-28 cond-mat.soft
Polymer Translocation througha Pore in a Membrane
我们建立了一个新的统计物理模型，聚合物通过膜中的孔易位作为跨越自由能垒的扩散过程处理。我们确定的易位时间在链的灵活性产生的熵垒，以及在跨膜化学电势差和布朗棘轮的驱动机制，如条款。事实证明，虽然化学电势差由于聚合物的长链性质而引起对易位的显著影响，但棘轮抑制了这种影响和链柔性。
1998-02-10 cond-mat.soft
Thermally Activated Dynamics of the Capillary Condensation
本文研究了毛细凝聚的热激活动力学。我们提出了一个简单的模型，使我们能够确定的过渡机制中所涉及的关键核心。这个简单的模型，然后应用于计算的成核势垒，从我们可以得到的信息的成核时间。我们提出了一个简单的估计在平板几何形状的成核势垒在二维的情况下，在三维的情况下。我们扩展的粗糙表面的情况下，这是更接近的实验情况下，并允许与实验数据进行比较的模型。
1999-08-10 cond-mat.soft
Easier sieving through narrower pores: fluctuations and barrier crossing in flow-driven polymer translocation
我们表明，注入到纳米通道的聚合物链变得更容易，通道变得更窄。这个反直观的结果出现，因为减少的扩散时间尺度的链增加限制。通过扩展de Gennes blob模型得到了这些结果，并通过混合分子动力学-格子-Boltzmann模拟得到了证实.
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Soft Condensation
本文研究潮湿空气在软交联聚合物网络上形成呼吸图的液滴行为，揭示液滴数量对基底弹性的代数敏感性，提出成核遵循受交联度影响的低能路径，为探测聚合物界面分子特性提供宏观方法。
2024-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Barrier crossing of semiflexible polymers
研究了半柔性高分子在双势阱中的运动。我们计算的形状，能量和有效扩散常数的扭结激发，特别是它们的依赖于弯曲刚度的半柔性聚合物。对于对称势，扭结运动是纯扩散的，而扭结运动在聚合物上存在驱动力的情况下变成定向的。基于扭结动力学，我们确定了半柔性聚合物的平均速度。Kramers逃逸势垒的过程是通过扭结-反扭结对的成核和扩散运动进行的，通过扭结-反扭结对的湮灭弛豫到直线构型。我们的研究结果适用于生物聚合物，如DNA和肌动蛋白丝或合成的聚电解质结构基板上的激活运动。
2005-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer Escape from a Metastable Kramers potential: Path Integral Hyperdynamics Study
我们研究了在Kramers亚稳势作用下的柔性、半柔性和自回避聚合物链的动力学。由于热噪声，最初放置在亚稳阱中的聚合物可以穿过势垒，但是如果势垒远大于热能，则这些事件是极其罕见的。为了加速计算机模拟中的慢速率过程，我们将最近提出的路径积分超动力学方法推广到聚合物的情况。我们考虑的情况下，聚合物的回转半径是可比的井底和障碍顶部之间的距离。我们发现，对于一个灵活的聚合物，交叉率（$\mathcal{R}$）与链轮廓长度（$L$）单调下降，但与幅度远远大于Kramers率在球形极限。对于半柔性聚合物，交叉率随$L$而降低，但对于大的$L$则几乎不变。对于固定的$L$，交叉率在中间弯曲刚度处变得最大。对于自避链，速率是$L$的非单调函数，首先随$L$减小，然后，在一定长度以上，随$L$增大。这些发现有助于生物聚合物的有效分离。
2013-12-04 cond-mat.soft
Homogeneous Nucleation in Inhomogeneous Media I: Nucleation in a Temperature Gradient
我们引入了一个一般的形式主义来分析在非均匀介质中的成核现象，它考虑了亚稳相的影响，这是作为一个热浴，其中集群嵌入，在动态的成核过程中。考虑到浴中可能存在的不均匀性，利用介观非平衡态热力学推导出团簇概率密度演化的动力学方程。由此得到了形核速率，并分析了亚稳相在此过程中所起的作用。我们特别讨论了温度梯度下的缩合和聚合物结晶。
2003-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation between thermodynamic anomalies and pathways of ice nucleation in supercooled water
公知的经典成核理论（CNT）对于在母亚稳相内形成新稳定相的临界尺寸的核的自由能垒没有考虑具有在母亚稳相和最终稳定相之间的密度/阶数中间的其它亚稳相的影响。这种缺陷可能比CNT中的毛细管近似或球形假设更严重。这个问题在冰成核中特别重要，因为液态水在过冷状态下显示出由两个（高密度和低密度）液相组成的丰富相图。对过冷水的热力学和动力学异常现象的解释，往往会援引两个亚稳液相之间的液-液转变的可能影响。为了研究热力学异常和过冷水中亚稳液相的存在对冰成核的影响，采用密度泛函理论方法计算了相图不同区域的成核自由能垒.该理论作出了一些惊人的预测，如显着降低的成核势垒，由于存在一个亚稳的中间相和交叉的自由能垒对温度的依赖性在液-液临界点附近。这些预测可以通过计算机模拟和受控实验进行测试。
2014-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Surface Nucleation in the Freezing of Gold Nanoparticles
我们用分子模拟方法计算了一个456原子的金团簇在一定温度范围内冻结的成核自由能垒。结果表明，在所研究的所有温度下，固体团簇的胚都生长在汽-面界面上，而通常的经典成核模型（胚生长在团簇的核中）无法预测自由能垒的形状。我们使用一个简单的部分润湿模型，将晶体作为一个透镜形的核在液-气界面，并发现线张力起着重要的作用，在金纳米粒子的冻结。
2007-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Friction and Memory Effects in Homogeneous Gas-Liquid Nucleation: Quest for Quantitative Rate Calculation
本文利用多序参量自由能面和推广 Langer 理论的多维非马尔可夫速率理论，定量计算均相气-液成核速率，揭示了势垒顶部频率相关摩擦及多次重穿越的关键作用。
2024-02-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Continuum Theory of Polymer Crystallization
本文提出了有限分子量聚合物晶体生长的动力学模型。实验有助于将聚合物结晶大致分为两种动力学机制。一种是在熔体或高摩尔质量聚合物溶液中观察到的，并且由$G \sim \exp(1/T ΔT)$的成核控制主导，其中$G$是生长速率，$ΔT$是过冷。另一种是在低摩尔质量溶液（以及小分子）中观察到的，对于小$ΔT$，是由$G \sim ΔT$扩散控制的。我们的模型统一这两个制度在一个单一的形式主义。该模型占聚合物链附近的增长前沿的积累，并调用熵势垒理论恢复成核和扩散控制的限制。基本理论适用于熔体和解决方案，我们数值计算在稀溶液中的单晶的生长细节。考虑到传统的聚合物动力学的分子量和浓度的影响也被确定。我们的理论表明，熵的考虑，除了传统的能量参数，可以捕捉到广泛的现象学的一般趋势。从我们的理论中可以统一小分子结晶和柔性聚合物链结晶的观点。
2006-12-19 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
Simple improvements to classical bubble nucleation models
我们重新审视了经典成核理论（CNT）的均匀气泡成核速率和改进的经典公式使用一个新的前置因子的成核速率。以往的理论研究大多采用由汽泡表面蒸发过程引起的汽泡生长所决定的常数前因子。然而，气泡的生长也受到热传导、粘度和液体运动惯性的调节。这些效应可以显著降低前因子，特别是当液体压力远小于平衡压力时。改进的配方和CNT之间的成核速率的偏差可以大到几个数量级。我们改进的，准确的前因子和最近的进展，分子动力学模拟和实验室实验的氩气气泡成核，使我们能够精确地限制气泡成核的自由能垒。假设对CNT自由能的修正是托尔曼建议的函数形式，自由能垒的精确评估表明托尔曼长度为$\simeq 0.3 σ$，与氩气泡成核的温度无关，其中$σ$是Lenard-Jones势的单位长度。通过Tolman修正和我们新的前因子，在当前实验和分子动力学模拟探测的参数范围内得到准确的气泡成核速率预测。
2015-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
