ガラス系の結晶核成長の速度論

この作業では、主にプロセスの初期段階に焦点を当てたガラス系の結晶性核成長を研究します。その間、成長する核のサイズは依然として臨界サイズに匹敵します。2つの結晶化ガラス状システムで得られた分子動力学シミュレーション結果に基づいて、深部スーパークーリングに対応する温度での結晶核の成長則と成長速度のパラメーターを評価します。本明細書では、シミュレーション結果の統計的処理は、平均第一パセージ時間法を使用して実行されます。さまざまな温度にある考慮されたシステムでは、クリティカルサイズの核の待ち時間に再スケーリングされた結晶成長則は、統一された依存性に従い、結晶核の核形成後成長の理論的記述を大幅に単純化できることがわかっています。。評価されたサイズ依存性の成長率は、温度に依存し、成長する核のサイズが臨界サイズよりも2〜3倍大きくなるとガラス状のシステムで発生する定常状態の成長体制への移行によって特徴付けられます。縮小温度スケールT [Tilde]を使用して、結晶成長速度特性の温度依存性を考慮する必要があることが示唆されています。したがって、ガラス系の低下温度tの関数として、結晶成長速度特性（すなわち、定常状態の成長率と重大なサイズの核の付着率）のスケーリングされた値が続くことが明らかになります。統一されたパワーローの依存関係。この発見は、利用可能なシミュレーション結果によってサポートされています。ガラス遷移近くの温度でのガラス系の結晶成長速度の実験データとの対応についても説明します。

In this work, we study crystalline nuclei growth in glassy systems, focusing primarily on the early stages of the process, during which the size of a growing nucleus is still comparable with the critical size. On the basis of molecular dynamics simulation results obtained for two crystallizing glassy systems, we evaluate the growth laws of the crystalline nuclei and the parameters of the growth kinetics at temperatures corresponding to deep supercooling; herein, a statistical treatment of the simulation results is carried out using the mean-first-passage-time method. It is found that for the considered systems at different temperatures, the crystal growth laws that were rescaled onto the waiting times of the critically-sized nuclei follow a unified dependence, and can significantly simplify the theoretical description of the post-nucleation growth of crystalline nuclei. The evaluated size-dependent growth rates are characterized by a transition to the steady-state growth regime, which depends on the temperature and occurs in the glassy systems when the size of a growing nucleus becomes two-three times larger than the critical size. It is suggested that the temperature dependencies of the crystal growth rate characteristics should be considered by using the reduced temperature scale T[combining tilde]. Thus, it is revealed that the scaled values of the crystal growth rate characteristics (namely, the steady-state growth rate and the attachment rate for the critically-sized nucleus) as functions of the reduced temperature T[combining tilde] for glassy systems follow unified power-law dependencies. This finding is supported by the available simulation results; the correspondence with the experimental data for the crystal growth rates in glassy systems at temperatures near the glass transition is also discussed.