动态压缩为理解和预测晶体生长提供了新的视角。

                                          动态压缩为理解和预测晶体生长提供了新的视角。


                                          晶体生长是基础科学和广泛应用的关键问题。生长形态和速度通常受到宏观热力学驱动力和晶体 - 液体界面处的微观动态过程的影响。决定。虽然在近平衡生长条件下很好地理解晶体生长,但在非平衡生长条件下(例如,动态压缩),对于具有不同生长模式的生长转变知之甚少。在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表的一项研究中,使用了先进的动态金刚石砧座细胞(dDAC)技术。 它为动态压缩下的晶体生长提供了新的视角,它在静态和动态压力条件下弥合了晶体生长的未知行为。这项工作由韩国标准与科学研究院(KRISS),韩国科技大学(UST)和国家先进工业科学与技术研究所(AIST)的合作研究团队完成。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家Yong-Jae Kim是该研究的共同领导者之一。他是克里斯的博士后研究员。 (Bokee Park - Graphic)该示意图使用先进的动态金刚石砧座来描述通过动态压缩的冰生长过渡过程,增强界面结构,并指导水冰界面的快速界面动态。在熔体压力的情况下,开始二维冲击生长。照片:Yong-Jae Kim和James Wickboldt/LLNL 研究朝着更好地理解和预测现实世界中的晶体生长迈出了一步。在极端条件下,从不同的雪花到地球的内部,该团队使用先进的dDAC来控制局部生长条件,揭示压力诱导的单晶冲击生长的起源,并减少单晶的尺寸。快速压缩增强了水 - 冰界面的局部结构,促进了界面动力学的快速发展,从而促进了二维(2-D)冲击生长的开始,甚至接近平衡熔体压力。使用先进的dDAC,该团队还测量了晶体生长过程中的形态演变。 微观结构(使用拉曼光谱或X射线衍射)和周围生长条件(例如压力和细胞体积)。还进行了分子动力学模拟,以更详细地了解水 - 冰界面的物理条件。通常,快速晶体生长是由于在大驱动力的作用下晶体角的快速生长,最终形成树枝状形态。与一般预期相反,尽管整个系统的测量压力几乎接近冰融化压力(即,较小的驱动力),但是快速压缩从初始三维晶体的边缘开始,而不是从拐角开始。 二维冲击增长始于至少一个订单速度,这意味着快速压缩会在晶体边缘引起大的超压。如此大的有效驱动力导致沿着冲击生长表面形成类似于块状晶体的界面结构,最终促进快速界面动态,导致二维冲击增长。展望未来,Kim计划通过激光驱动冲击压缩来扩展这项研究,以更快的时间尺度探索晶体生长和相变动力学,并更好地了解天王星和海王星等冰行星的内部。结构和演变 博科|研究/来自:劳伦斯利弗莫尔国家实验室 参考期刊《美国国家科学院院刊》 DOI: 10.1073/pnas.1818122116 博科|科学,技术,研究,科学

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