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Quasiparticle approach to diffusional atomic scale self-assembly of complex structures: from disorder to complex crystals and double-helix polymers

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npj Computational Materials 2016年第1期2卷 256-264页

作者： Mykola Lavrskyi helena zapolsky Armen G Khachaturyan GPM UMR 6634University of RouenSaint-Etienne du RouvrayFrance Department of Materials Science&Engineering Rutgers UniversityPiscatawayNJUSA Department of Materials Science&Engineering University of CaliforniaBerkeleyBerkeleyCAUSA

A self-organisation is an universal phenomenon in nature and,in particular,is highly important in materials *** goal was to develop a new theory that provides a computationally effective approach to this *** this paper a quasiparticle theory of a diffusional self-organisation of atoms in continuum space during the diffusional time scale has been *** became possible due to two novelties,a concept of quasiparticles,fratons,used for a description of dynamic degrees of freedom and model Hamiltonian taking into account a directionality,length and strength of interatomic *** illustrate a predictive power and achievable level of complexity of self-assembled structures,the challenging cases of self-assembling of the diamond,zinc-blende,helix and double-helix structures,from a random atomic distribution,have been successfully *** approach opens a way to model a self-assembling of complex atomic and molecular structures in the atomic scale during diffusional time.

关键词： diffusion helix particle

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A phase field model for snow crystal growth in three dimensions

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npj Computational Materials 2017年第1期3卷 350-356页

作者： Gilles Demange helena zapolsky Renaud Patte Marc Brunel GPM UMR CNRS 6643University of RouenSaint Etienne du Rouvray 76575France CORIA UMR 6614 University of RouenSaintÉtienne du Rouvray 76575France

Snowflake growth provides a fascinating example of spontaneous pattern formation in *** to understand this phenomenon have led to important insights in non-equilibrium dynamics observed in various active scientific fields,ranging from pattern formation in physical and chemical systems,to self-assembly problems in ***,very few models currently succeed in reproducing the diversity of snowflake forms in three dimensions,and the link between model parameters and thermodynamic quantities is not ***,we report a modified phase field model that describes the subtlety of the ice vapour phase transition,through anisotropic water molecules attachment and condensation,surface diffusion,and strong anisotropic surface tension,that guarantee the anisotropy,faceting and dendritic growth of *** demonstrate that this model reproduces the growth dynamics of the most challenging morphologies of snowflakes from the Nakaya *** find that the growth dynamics of snow crystals matches the selection theory,consistently with previous experimental observations.

关键词： dimensions phase field

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Cu-2.0Fe合金等温处理过程中富Fe析出相的形态演变

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金属学报 2023年第12期59卷 1665-1674页

作者：陈凯旋李宗烜王自东 Gilles Demange 陈晓华张佳伟吴雪华 helena zapolsky 北京科技大学、材料科学与工程学院北京100083 北京科技大学、新金属材料国家重点实验室北京100083 Group of Materials Science University of Rouen Normandy76801 Saint-Etienne du RouvrayFrance

研究了Cu-2.0Fe(质量分数,%)合金中富Fe析出相形态的演变行为及其与等温温度和保温时间的关系。结果表明,Cu-2.0Fe合金在Fe相fcc温区内的924、964和984℃保温时,富Fe相粗化并伴随着球状(纳米级)→立方状(亚微米级)→四分支花瓣状(亚微米... 详细信息

研究了Cu-2.0Fe(质量分数,%)合金中富Fe析出相形态的演变行为及其与等温温度和保温时间的关系。结果表明,Cu-2.0Fe合金在Fe相fcc温区内的924、964和984℃保温时,富Fe相粗化并伴随着球状(纳米级)→立方状(亚微米级)→四分支花瓣状(亚微米级)→多分支花瓣状(微米级)的形态演变。随着等温温度和保温时间的增加,多分支花瓣状颗粒的尺寸逐步增大,分支数量逐步增加。多分支花瓣状颗粒的长大需要吞噬周边的小颗粒,导致温度升高时纳米~亚微米级富Fe颗粒的数量密度下降。基于相场模拟的分析表明,界面能、弹性能和化学驱动力的综合作用诱发富Fe相的多重形态演变,其中四分支花瓣状颗粒长大过程中,在弹性应变能和化学驱动力相互角逐作用下,从一次分支上生长出二次分支,进而产生了多分支花瓣状的形态。

关键词：铜合金析出相形态演变材料表征相场模拟

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