A Two-Step Biopolymer Nucleation Model Shows a Nonequilibrium Critical Point
生物聚合物自组装途径是生物活性的核心，但由于生物聚合物的单体亚基具有采用不同构象状态的能力而变得复杂。因此，生物聚合物成核通常涉及两步机制，其中单体首先缩合形成亚稳中间体，然后通过其组成单体的构象重排转化为稳定的聚合物。虽然现有的数学模型忽略了中间体转化为稳定聚合物的动力学，但实验和模拟表明，这些动力学经常发生在与中间体的缩合和成熟聚合物的生长相当的时间尺度上，因此不能忽略。此外，成核中间体是导致诸如阿尔茨海默氏病、帕金森氏病和朊病毒疾病等病理学中的细胞毒性的原因。由于构象与生物功能的关系，这些物种的缓慢转化动力学将强烈影响其毒性。在这项研究中，我们提出了一个修改后的Oosawa模型，明确说明同时组装和转换。为了描述的转换动力学，我们提出了一个实验动机的初始传播（IP）机制，其中稳定的相位出现在本地的中间，然后通过最近邻相互作用引起的额外的转换事件，类似于一维的Glauber动力学传播。我们的数学分析表明，竞争的组装和转换的时间尺度的结果在一个非平衡的临界点，分离的制度，中间体是动力学不稳定的构象混合中间体可以积累。我们的工作提供了两步生物聚合物成核的第一个通用模型，它可以用来定量预测生物关键中间体的浓度和组成。
2019-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Theoretical prediction of the homogeneous ice nucleation rate: disentangling thermodynamics and kinetics
本研究针对均匀冰核化速率理论预测的难题，考虑界面弥散、堆垛无序等因素计算单点水模型的核化速率，厘清各贡献项的作用，所得结果比文献值快9个数量级，为理解预测差异、改进计算方法提供思路。
2018-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium grain size distribution with generalized growth and nucleation rates
我们确定在固定的热力学条件下，在$d$尺寸的固体结晶过程中的非平衡晶粒尺寸分布，随机成核和生长模型，并在没有晶粒合并。两个不同的概括的理论建立较早被认为是。一个封闭的解析表达式的晶粒尺寸分布的实验研究是有用的各向异性生长速率。与各向同性增长情况的主要区别是在分布中出现了一个恒定的前因子。第二个推广考虑高斯源项：当核的体积在由结晶过程的热力学确定的有限范围内时，核是稳定的。数值结果表明，这种推广并没有改变我们以前的研究定性的图片。概括只影响定量的结晶的早期阶段，当成核是占主导地位的。这些主要概括的显著结果是，非平衡晶粒尺寸分布对晶粒的各向异性生长和核尺寸的波动是鲁棒的。
2013-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A consistent description of kinetics and hydrodynamics of systems of interacting particles by means of the nonequilibrium statistical operator method
本文在D. N. Zubarev提出的非平衡统计算符方法的基础上，给出了一种描述相互作用粒子系统动力学和流体力学过程的自洽统计方法。给出了如何得到硬球模型的修正Enskog理论的动力学方程、多步相互作用势的动力学方程和带电硬球系统的Enskog-Landau动力学方程。BBGKY层次结构分析的基础上修改的组扩展。广义输运方程的动力学和流体力学的自洽描述。研究了弱非平衡相互作用粒子系统的时间关联函数、集体激发谱和广义输运系数。
1999-03-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modelling the effect of acoustic waves on nucleation
当亚稳相经受高强度超声波时，可以影响亚稳相中的相变。在这项研究中，我们确定的影响，在压力和温度的振荡上的相变使用吉布斯液滴模型在一个通用的格式。所开发的模型是有效的平衡和非平衡集群形成通过一个固定或非固定的过程。我们通过比较预测的动力学水滴形成的气相对实验数据，在没有超声波的情况下，验证了基础模型。与经典成核理论相比，我们的计算结果与实验数据吻合得更好。然后，我们确定的热力学和动力学的成核和生长的早期阶段的团簇在一个等温的超声波处理过程。这一新的贡献表明，成核动力学的压力的影响是集群的大小依赖于经典的成核理论。
2016-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Computational investigation of structure, dynamics and nucleation kinetics of a family of modified Stillinger-Weber model fluids in bulk and free-standing thin films
近几十年来，计算机模拟作为研究各种系统中相变的有力工具得到了越来越广泛的应用。在含水系统的特殊和非常重要的情况下，通常使用的力场往往提供相当不同的预测，相对于广泛的热力学和动力学性质，包括冰成核的容易性，在汽-液界面冻结的倾向，以及液-液相变的存在。因此，了解给定水模型的不同特征如何影响其热力学和动力学性质具有根本和实际意义。在这项工作中，我们使用的前向通量采样技术来研究一个家庭的修改后的Stillinger-Weber（SW）的潜力与能量（$ε$）和长度（$σ$）尺度从单原子水（mW）模型，但不同的四面体参数（$λ$）的结晶动力学。通过将$λ$从21增加到24，我们观察到在过冷度为$ζ=T/T_m=0.845$时成核速率增加了48个数量级。使用经典的成核理论，我们能够证明，这种变化可以在很大程度上占$|Δμ|$，热力学驱动力的增加。我们还进行速率计算在独立的薄膜的过冷液体，并观察到一个交叉从表面增强结晶在$λ= 21$体占主导地位的结晶$λ\ge22$。
2015-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Influence on Crystal Nucleation of an Order-Disorder Transition among the Subcritical Clusters
成核的研究通常集中在临界簇的性质上，但是晶格内缺陷的存在意味着核的群体必然通过具有不同程度的结构无序的前临界簇的分布而演变，从而形成生长稳定的晶体。要调查的作用前临界集群在成核中发挥，我们开发了一个简单的热力学模型晶体成核的集群大小和集群的顺序，使我们能够改变的工作，而不影响临界集群的属性形成的前临界集群的程度。系统的稳态和瞬态成核行为，然后进行了数值研究，不同的微观有序动力学。我们发现，该模型表现出一个通用的有序无序转变的前临界集群。独立的类型的有序动力学，增加无序的前临界集群的可访问性降低了稳态成核速率和成核滞后时间。此外，自由能表面和微观有序动力学之间的相互作用导致三个不同的成核途径。
2021-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
One-dimensional Nonequilibrium Kinetic Ising Models with local spin-symmetry breaking: N-component branching annihilation transition at zero branching rate
通过计算机模拟和团簇平均场计算，研究了一维非平衡动力学伊辛系统中自旋对称性局域破缺的影响。在相图中，除了一条有向渗流跃迁线外，还发现了一条属于N组分两子代分支零化随机游走类（N-BARW 2）的跃迁线.由此首次提出了N-BARW 2跃迁的自旋模型。
2002-05-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Quantum approach to nucleation times of kinetic Ising ferromagnets
利用随机演化算符的量子自旋表象研究了有限磁场下伊辛铁磁体的低温动力学。这些都是为Glauber动态以及后者的修改，由K。Park { \it等}在Phys. Rev. Lett. { \bf 92}，015701（2004）。在这两种情况下的弛豫时间场淬火后的数值和分析使用相应的运营商的频谱间隙进行评估。数值计算工作采用标准的递归技术以下的对称化的演化算子完成了一个非单一的自旋旋转。分析方法使用低温限制，以确定在本征值问题的主导条款。有人认为，弛豫时间已经提供了一个实际的成核寿命有限的领域下的措施。该方法适用于正方形，三角形和蜂窝格子。
2005-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Consistent description of kinetics and hydrodynamics of weakly nonequilibrium processes in simple liquids
考虑了稠密气体和液体中动力学和流体动力学过程的统一描述的广义输运方程。建立了这些方程的广义输运核的内部结构。它示出了如何在这种方法中获得分子流体力学的输运方程。对于由硬球势和某些长程势之和表示的模型相互作用势，研究了系统中集体模的谱。
2013-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sensitivity of Nucleation Thermodynamics and Kinetics to the Treatment of Long-Range Interactions
Yale University（耶鲁大学）
本文以Lennard-Jones体系为基准，结合分子动力学、跳跃式正向通量采样和经典成核理论，量化了势能截断对成核速率的影响，发现截断半径变化可致速率改变约十个数量级，并提出了基于CNT的外推框架和最优截断选择标准。
2026-09-18 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
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 kinetics of vapor bubbles in a liquid with arbitrary viscosity
在[J. Phys. Chem. B 116，9445（2012）]中针对高粘度的情况开发的单组分液体中的蒸汽气泡成核的理论（（V，/rho，T）-理论）被扩展到任意粘度的情况。为此目的，朗之万的方法在理论的布朗运动，或Kramers的模型的化学反应，被雇用。所得到的气泡成核速率的表达式是有效的任意之间的关系的动力学参数控制的成核过程：粘度，液体的惯性，蒸发成气泡的速度和气泡和周围液体之间的热交换速率。因此，所提出的理论与（V，/rho，T）-理论一起给出了单组分液体中汽泡成核动力学的完整描述。考虑了上述参数的极限情况，特别是低粘度极限。结果表明，低粘度和高粘度的成核速率在定性和定量上彼此不同。讨论了该理论应用于超流氦-4空化的可能性。
2013-06-04 cond-mat.soft
Glassy dynamics, spinodal fluctuations, and the kinetic limit of hard-rod nucleation
利用模拟，我们确定了三个动力学制度在过饱和各向同性流体状态的短硬棒：（i）对于中度过饱和，我们观察到成核的多层晶体团簇;（ii）在较高的过饱和度下，我们发现小晶粒的成核，其排列成长寿命的局部有利结构，其在动力学上被阻止，而（iii）在甚至更高的过饱和度下，动态停滞是由于常规的笼捕集玻璃化转变。对于较长的杆，我们发现，形成的（稳定）近晶相的过饱和各向同性的状态强烈抑制各向同性的spinodal不稳定性，导致巨大的spinodal样的取向波动与spinodal集群分散的大小。我们的研究结果表明，玻璃态动力学和调幅不稳定性设置动力学限制成核在一个高度过饱和的硬棒流体。
2010-07-15 cond-mat.soft
Transport and bistable kinetics of a Brownian particle in a nonequilibrium environment
提出了一个系统库模型，其中关联库由外部有色随机力调制，研究了过阻尼布朗粒子在周期势场中的输运。然后，我们推导出的平均速度，流动性和扩散率的解析表达式。研究了过阻尼区的双稳态动力学和从亚稳态的逃逸率。通过数值模拟，我们证明了我们的解析逃逸率与数值结果是一致的。
2008-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase Separation in Fractonic Fluids: Coarsening, Interfaces, Nucleation, and Hyperuniformity in and out of Equilibrium
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
本研究发展高阶多极矩守恒流体的相分离理论，发现高阶守恒定律减缓弛豫，非平衡涨落-耗散违背抑制涨落并阻碍成核，模拟验证了预测。
2026-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Visualizing kinetic pathways of homogeneous nucleation in colloidal crystallization
当系统经历从液相到固相的转变时，它在达到最终状态之前通过多个中间结构。然而，我们对这一过程的确切途径的了解是有限的，主要是由于难以实现直接观察。在这里，我们实验研究的对称性和密度的各种胶体系统在液体到固体的相变的演变，并可视化动力学途径与单粒子分辨率。我们观察到形成的相对有序的前体结构具有不同的对称性，然后转换成亚稳固体。在这个转换过程中，两个主要的交叉对称路径总是发生，无论最终状态和相互作用势。此外，我们发现了一个广泛的解耦的密度变化和对称性的发展，并发现，成核很少从致密区域开始。这些发现适用于我们所有的样品，表明有可能找到一个统一的图片在胶体系统中的复杂的结晶动力学。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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 kinetics in drying sodium nitrate aerosols
定量了解水基气溶胶液滴的蒸发干燥动力学和成核速率对于从大气气溶胶到工业过程（如喷雾干燥）的广泛应用是重要的。在这里，我们介绍了一个数值模型，用于解释测量的蒸发速率和相变的干燥自由液滴使用单粒子的方法。我们探讨了氯化钠和硝酸钠水溶液液滴的蒸发。虽然观察到氯化物盐在所有干燥速率下都可重复地结晶，但硝酸盐溶液几乎可以失去其所有的水含量而不结晶。后一种现象对我们理解这两个系统中的干燥速率和成核动力学之间的竞争具有影响。的成核模型结合使用的结晶事件的测量来推断成核率在不同的平衡态点，表明经典的成核理论提供了一个很好的描述的氯化物盐的结晶，但不是硝酸盐溶液液滴。这种差异的原因被认为是。
2019-11-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
A classical nucleation theory description of active colloid assembly
非对齐的自推进粒子与纯粹排斥排斥体积相互作用进行非热动力诱导相分离成一个稀气体和一个密集的集群相。在这里，我们使用增强的采样计算方法和分析理论来研究密相形成的动力学。尽管本质上的非平衡性质的相变，我们表明，动力学可以使用类似于平衡经典成核理论的方法来描述，由一个有效的自由能团簇形成与可识别的体积和表面条款。该理论捕获的位置的双结点，成核率作为过饱和度的函数，和集群的大小分布低于双结点，而在亚稳区的差异揭示了额外的物理活性晶体形成的早期阶段。这一理论的成功表明，可以直接从活性系统的微观动力学出发，得到一个类似于平衡态热力学的框架，并可以用来描述向非平衡稳态演化的动力学。
2016-08-17 cond-mat.soft
Kinetics of Salt Creeping on a Free Surface: From Nucleation to Saturation
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）
研究通过理论模型与实验揭示盐在自由表面的三种动力学阶段，包括初始指数增长、线性阶段及最终饱和阶段，并通过数值模拟分析微观晶体结构的演变。
2026-09-21 cond-mat.soft
Nucleation Kinetics in Al-Sm Metallic Glasses
采用分子动力学模拟方法研究了低Sm含量（xSm）的Al-Sm非晶合金的等温形核动力学，计算了时间-温度-转变曲线。发现Al微晶形核的平均延迟时间随xSm呈指数增加，而避免结晶所需的估计临界冷却速率随xSm呈指数下降。Sm溶质被发现抑制Al成核通过增加的附件势垒，因此通过减少附件频率。分析表明，Al原子与晶核的结合与Al原子在非晶基体中的扩散具有相同的特征，它们都是通过一组Al原子的集体运动非均匀地发生的。
2017-11-17 cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Kinetic equation of concurrent nucleation and chemical aging of an ensemble of aqueous organic aerosols
使用的经典成核理论的形式主义，我们推导出一个新的动力学方程的大小和组成分布的合奏的含水有机气溶胶，通过成核和伴随的化学老化。这种分布可以受到非均相化学反应的焓和气溶胶吸收的有机痕量气体的消耗的显著影响。从离散的平衡方程出发，通过泰勒级数展开，得到了该分布随时间演化的二阶偏微分方程。一旦简化为多维Fokker-Planck方程的标准形式，该动力学方程可以通过完全分离变量的方法求解。新的动力学方程为一级相变动力学理论的发展开辟了一个新的方向，而将其应用于大气有机气溶胶的形成和演化，则可能大大提高全球气候模式的精度。
2019-12-17 cond-mat.soft physics.ao-ph physics.chem-ph
A Generalized Nucleation Theory for Ice Crystallization
针对自然条件下冰成核动力学复杂的问题，通过全原子分子动力学模拟发现自发与理想核的差异，提出广义成核理论以更好描述一般条件下的冰晶成核，并解释了临界成核尺寸差异大的原因。
2024-11-19 cond-mat.soft physics.chem-ph
Thermodynamics and kinetics of vapor bubbles nucleation in one-component liquids
将成核的多变量理论[J. Chem. Phys. 124，124512（2006）]应用于纯液体中蒸汽泡形成的问题。该过程的自洽宏观理论采用热力学（经典，统计和线性非平衡），流体力学和界面动力学。通过对该问题的热力学研究，得到了汽泡的形成功，并确定了临界汽泡的参数。变量V（气泡体积），ρ（蒸汽密度）和T（蒸汽温度）被证明是自然的给定任务。本文给出了一种在空间{V，ρ，T}中写出气泡运动方程的算法。该算法保证了动力学系数矩阵的对称性。根据该算法所写的方程表示气泡的热力学热力学第一定律。得到了运动方程的负本征值，它与临界汽泡形成功一起决定汽泡稳态成核率。考虑了各种动力学极限。动力学约束之一导致成核不能发生在整个亚稳区的事实，它只发生在后者的一些子区域。Zeldovich理论的空化被证明是一个极限情况下的理论。各种动力学过程对气泡成核速率的限制作用被解析地示出。这些是液体的惯性运动以及气泡与周围液体之间的颗粒交换和热交换过程。的成核速率被证明是由最慢的动力学过程中的积极和适度的负压力在液体中。在高负压下，限制效应消失。
2012-05-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Kinetics of spontaneous filament nucleation via oligomers: insights from theory and simulation
成核过程是许多现象的核心，从云的形成到蛋白质结晶。最近出现的一个与成核高度相关的领域是丝状蛋白质自组装的起始，该过程具有从医学到纳米技术的广泛影响。因此，近年来，蛋白质纤维的自发成核受到了广泛的关注，许多理论和实验研究集中在潜在的物理原理上。在本文中，我们在这个方向上前进了一步，并探讨了早期的丝状蛋白质生长的成核理论的背景下的行为。我们首先提供了一个概述的热力学和动力学的自发成核的蛋白质丝的存在下，一个相关的自由度，即簇的大小。在这种情况下，我们回顾关键的动力学观测，如自发成核的反应顺序，是直接相关的临界核的物理尺寸。然后，我们专注于日益突出的情况下，长丝成核，包括构象转换的成核积木作为一个额外的缓慢步骤中的成核过程。利用计算机模拟，我们研究了成核速率的浓度依赖性。我们发现，在这些情况下，相对于自由单体的自发成核的反应顺序不再涉及成核聚集体的总体物理尺寸，而是涉及聚集体的积极参与构象转化的部分。因此，我们的研究结果提供了一个新的解释蛋白质丝形成的常见动力学描述符，包括成核步骤的反应顺序或滞后时间的标度指数，并把当前的理论描述的蛋白质聚集的角度。
2017-01-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
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
A Method for Analyzing the Non-Stationary Nucleation and Overall Transition Kinetics. A Case of Water
我们提出的统计方法作为一个直接扩展的平均首次通过时间的概念分析的分子动力学模拟数据的相变。根据该方法，可以计算第一个$(i=1)$以及随后的（$i=2$，$3$，$4$，$\ldots$）成核事件，这允许计算时间相关的成核速率，即序参量的临界值（临界尺寸）、成核事件的等待时间和晶核的生长规律--即通常表征整个转变动力学所必需的所有项。该方法的应用不受特定热力学区域的限制，成核速率参数根据其基本定义进行提取。该方法不同于Wedekind-Bartell方案及其修改[A. V. Mokshin，B.N. Galimzyanov，J. Phys. Chem. B { \bf 116}，11959（2012）]，其中仅评估第一（最大）核的成核时间，并且其中可获得第一成核事件的平均等待时间，而不是真正的稳态成核时间尺度。我们证明了它的应用程序在不同温度下的水的汽-液相变动力学分析的方法的效率。基于粗粒分子动力学模拟数据计算了液滴的成核速率/时间特性和液滴生长参数。
2013-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonequilibrium interfacial properties of chemically driven fluids
本文通过最小模型和模拟研究化学驱动流体的非平衡界面张力，发现其可随液滴内反应加速或减速而增大或减小，并用有效热力学平衡理论加以解释。
2023-09-06 cond-mat.mtrl-sci 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
Stochastic kinetics reveal imperative role of anisotropic interfacial tension to determine morphology and evolution of nucleated droplets in nematogenic films
对于各向同性流体，经典成核理论通过考虑体积能量和界面张力之间的竞争来预测成核速率、势垒高度和临界液滴尺寸。对液晶中的成核过程了解较少。本文采用介观框架数值研究了单层非晶薄膜中的成核过程，特别是研究了亚稳态背景下稳定相液滴自发形成和生长的形态和动力学途径。量化各向异性弹性能的参数$κ$在确定液滴的几何结构中起着核心作用。对于小尺寸$κ$，具有均匀指向矢取向的非圆形液滴在过冷各向同性相背景下成核。对于大的$κ$，具有整数拓扑电荷的非圆形液滴，伴随着外表面的双轴环，成核。在过热的湍流背景下，各向同性液滴的形状也以类似的方式依赖于$κ$。在这两种情况下，发现相同的增长规律，虽然一个不寻常的两阶段的机制，观察到各向同性液滴的成核。连续事件的时间分布表明各向同性域内的长程弹性介导的相互作用的相关性。在各向异性流体的成核的理论描述的影响进行了讨论。
2017-07-31 cond-mat.soft cs.CR
Inherent variability in the kinetics of autocatalytic protein self-assembly
在小体积中，丝状蛋白质自组装的动力学预计将显示出显著的可变性，这是由内在分子噪声引起的。这在现有的确定性模型中没有考虑到。我们引入了一个简单的随机模型，包括成核和自催化生长通过伸长和断裂，这使我们能够预测的影响，分子噪声的自催化自组装的动力学。我们推导出滞后时间分布的解析表达式，这与牛胰岛素原纤化的实验结果吻合得很好。我们的表达式分解的滞后时间的变化，从初级成核和自催化生长的贡献，并揭示了如何与关键的动力学参数，这些规模。我们的分析表明，显着的滞后时间的变化，可以从初级成核和自催化生长，并应提供一种方法来提取小体积实验的早期聚集的机械信息。
2014-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Bleb Nucleation through Membrane Peeling
我们研究了水泡的成核，即，由于细胞膜与皮层的局部分离而产生的突起。基于一个简单的模型与力依赖动力学的弹性链接，我们表明，水泡成核是由膜剥离。通过这种机制，脱离的膜贴片的生长或收缩完全由连接体动力学决定，而不管脱离的能量成本。我们预测了薄膜剥离的临界成核半径和相应的有效能垒。这些可能通常小于经典成核理论预测的那些，这意味着更快的成核。我们还进行了模拟的连续随机模型的膜皮质粘附，以获得统计的水泡成核时间作为膜上的应力的函数。膜剥离的决定性作用改变了我们对滤过泡成核的理解，并开辟了滤过泡研究的新方向。
2016-02-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Nonequilibrium master kinetic equation modelling of colloidal gelation
我们提出了一个详细的研究过程中的动力学集群的增长过程中的弱吸引力的胶体粒子的凝胶化临界Casimir吸引力的胶体系统，模拟和分析理论的实验装置。在实验和模拟中，我们遵循的平均配位数的粒子在集群的增长过程中，以确定一个吸引力的强度独立的集群演化作为平均配位数的函数。我们将这种集群的演变动力学的附着和分离率的颗粒和颗粒集群。我们发现，单粒子脱离占主导地位，在相关的弱吸引力强度制度，而协会率几乎是独立的集群大小。利用单粒子解离速率和与尺寸无关的缔合速率的极限，我们解析求解团簇生长的主动力学方程，预测幂律团簇质量分布与指数$-3/2$和$-5/2$凝胶化前后，分别与实验和模拟数据一致。这些结果表明，所观察到的临界Casimir诱导的凝胶化是一个二级非平衡相变（打破细致平衡）。与此相一致的情况下，最大的集群的大小观察到偏离幂律指数根据三维渗流接近临界平均配位数。
2021-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water cavitation results from the kinetic competition of bulk, surface and surface-defect nucleation events
Laboratory of Computational Science and Modeling, IMX, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院计算科学与建模实验室）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究探讨了水在负压下在不同系统中通过体积、表面和表面缺陷成核路径的空化行为，揭示了表面和缺陷机制对亚稳态系统成核的重要性。
2024-12-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effects of quenched disorder on the kinetics and pathways of phase transition in a soft colloidal system
本研究通过蒙特卡洛模拟探究淬灭无序对软胶体GCM体系相变的影响，揭示了杂质占比、团簇尺寸及表面形貌对成核势垒、临界尺寸和多晶型选择的作用规律，为结晶过程调控提供依据。
2024-09-13 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-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
Manifestations of the possible thermodynamic origin of water's anomalies in non-classical vapor nucleation at negative pressures
本研究利用经典密度泛函理论探究不同热力学情景（如双临界点、无临界点等）对负压下蒸气成核动力学的影响，发现成核机制和势垒变化因情景而异，为揭示过冷水异常的热力学起源提供了新视角。
2024-11-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
