Spostamenti inversi nella disposizione caotica nella nucleazione dei cristalli atomici

Spostamenti inversi nella disposizione caotica nella nucleazione dei cristalli atomici

Guarda la nucleazione in una fase iniziale

Nella teoria classica della nucleazione, un liquido turbolento denso instabile o una massa solida amorfa si trasforma spontaneamente e irreversibilmente in un nucleo cristallino. Jeon Et al. Notare la formazione di cristalli d’oro su un substrato di grafene riducendo il precursore utilizzando un fascio di elettroni. Invece del punto di vista classico, hanno invece osservato un percorso di nucleazione che coinvolgeva fluttuazioni dinamiche e reversibili del nucleo in via di sviluppo tra stati turbolenti e cristallini. La durata nello stato turbolento diminuisce con l’aumentare della dimensione della massa e, a volumi sufficientemente piccoli, l’energia di legame di ciascun atomo è abbastanza grande in relazione all’energia richiesta per indurre la fusione, poiché il calore trasferito al legame è sufficiente per innescare il parziale collasso di un gruppo organizzato nel disordine.

Scienza, Questo caso p. 498

Astratto

La nucleazione nella cristallizzazione atomica non è ancora ben compresa, nonostante i progressi nella teoria della nucleazione classica. Il processo di nucleazione è stato descritto come coinvolgente un meccanismo non classico che include una transizione spontanea da stati perturbati a uno stato cristallino, ma una comprensione dettagliata delle dinamiche richiede ulteriori ricerche. La microscopia elettronica in situ dei nuclei eterociclici di singoli nanocristalli d’oro con risoluzione temporale in millisecondi mostra che la fase iniziale della cristallizzazione atomica continua attraverso fluttuazioni strutturali dinamiche tra stati turbolenti e cristallini, piuttosto che attraverso una singola transizione irreversibile. Le nostre analisi sperimentali e teoriche supportano l’idea che le fluttuazioni strutturali derivino dalla stabilità termodinamica dipendente dalla dimensione dei due stati nei gruppi atomici. Questi risultati, basati sulle dinamiche in un vero sistema atomico, riconfigurano e migliorano la nostra comprensione dei meccanismi di nucleazione nella cristallizzazione atomica.

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