Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Кристаллизация переохлажденных жидкостей напрямую зависит от кинетических и термодинамических факторов. Термодинамические факторы включают межфазную свободную энергию, а также разницу химических потенциалов между двумя разными фазами, которая является движущей силой зарождения кристаллов в термодинамической интерпретации. Кинетические факторы – это, прежде всего, скоростные параметры, характеризующие частоту «переходов» атомов из одной фазы в другую [1, 2].
В настоящей работе впервые подробно рассмотрен процесс, противодействующий кристаллизации [2]. Были представлены различные методы оценки скорости отрыва атомов g- в зависимости от размера кристаллического зародыша N: метод прямого расчета по результатам моделирования; метод, основанный на известной скорости роста зародыша и скорости присоединения атомов g+. На примере гомогенного зарождения кристаллов в переохлажденной модельной жидкости показано, что эти методы позволяют корректно рассчитывать зависимость кинетического фактора g — от размера зародышаN для широкого диапазона размеров: от стадии зарождения устойчивых кристаллитов до конечной стадии кристаллизации системы (см. рисунок). Отметим, что такие результаты ранее не публиковались в научной литературе.
Результаты теоретических расчетов показали, что N-зависимость скорости отрыва не воспроизводится никаким общим уравнением из-за чередования различных сценарии роста кристаллов. Сценарий кинетически ограниченного роста с законом ~N2/3 реализуется на стадии образования зародышей критических размеров. Следующий сценарий наблюдается, когда скорость отрыва линейно возрастает с увеличением размера зародыша на стадии стабильного роста зародышей. Такой сценарий вполне ожидаем в случае глубокого переохлаждения из-за неравномерного роста кристаллических зародышей [3, 4]. На стадии коалесценции наблюдается переход к сценарию, близкому к кинетически ограниченному росту, за счет перестройки кристаллической структуры и сращивания зародышей. В этом случае процессы отрыва и присоединения атомов становятся равновероятными во всех направлениях. Важно отметить, что кинетические факторы g+ и g- показывают одну и ту же N-зависимость независимо от переохлаждения системы. Такая корреляция позволяет получить более точное решение кинетических уравнений применительно к случаю кристаллизации систем с более сложным межатомным взаимодействием, например, при объемной и/или поверхностной кристаллизации молекулярных стекол, кристаллизации тонких аморфных пленки и пористые аморфные сплавы.
