中子断层扫描研究:探测随机堆积颗粒组装体的自发结晶
软凝聚态物质
2018-12-06 v1 统计力学
经典物理
摘要
我们研究了高单分散钢球组装体在振动下从局域二十面体有序向达到晶体有序的堆积演化的自发结晶过程。为此,对该颗粒组装体进行实空间中子断层扫描测量,并使其系统性地经受频率与振幅的变化。正如预期,我们在无序初始态(堆积分数约 0.62)中观察到局域二十面体有序的存在。对于此处研究的两种振动振幅(0.2 与 0.6 mm),随着频率增大,堆积分数上升,并伴随向结晶性的演化。结晶程度被发现依赖于振动的振幅与频率二者。我们发现二十面体有序保持局域且其范围未显著增长,而晶体有序在接近有序化转变点时迅速增长。在有序态中,识别出面心立方(FCC)与六方密堆积(HCP)两类晶体团簇,其中后者由堆垛层错生长而来。我们的研究表明,较早的 FCC 主导在高振动频率下让位于 HCP 有序,意味着尽管二者共存,仍存在微妙的动力学竞争。该竞争依赖于振动振幅与频率,正如我们的结果及早期理论模拟所表明。这很可能涉及两种结构间极小的自由能差。
引用
@article{arxiv.1812.01959,
title = {A neutron tomography study: probing the spontaneous crystallization of randomly packed granular assemblies},
author = {Indu Dhiman and Simon A. J. Kimber and Anita Mehta and Tapan Chatterji},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.01959},
year = {2018}
}
备注
11 pages, 8 figures