时间分辨 X 射线散射揭示冰的熔化畴尺寸与重结晶动力学
化学物理
2024-10-15 v1
摘要
水与冰之间的相变在自然界中无处不在，也是最重要的现象之一。在此，我们进行了时间分辨 X 射线散射实验，以捕捉冰的熔化和重结晶动力学。冰 I 的超快加热由红外激光脉冲诱导，并由高强度 X 射线脉冲探测，这为我们提供了不同长度尺度上的直接结构信息。从广角 X 射线散射 (WAXS) 图样中，确定了熔化分数以及每个延迟时刻对应的温度。小角 X 射线散射 (SAXS) 图样与从 WAXS 分析中提取的信息相结合，提供了液态畴尺寸和数量的时间依赖性变化。结果表明，在约 20 ns 时发生了部分熔化（约 13%）和冰的过热。在 100 ns 后，通过约六个相邻畴的聚结，液态畴的平均尺寸从约 2.5 nm 增长到 4.5 nm。随后，我们捕捉到了液态畴的重结晶，该过程由于热耗散引起的冷却而在微秒时间尺度上发生，并导致液态畴平均尺寸的减小。
关键词
引用
@article{arxiv.2302.03368,
title = {Melting Domain Size and Recrystallization Dynamics of Ice Revealed by Time-Resolved X-ray Scattering},
author = {Cheolhee Yang and Marjorie Ladd-Parada and Kyeongmin Nam and Sangmin Jeong and Seonju You and Alexander Späh and Harshad Pathak and Tobias Eklund and Thomas J. Lane and Jae Hyuk Lee and Intae Eom and Minseok Kim and Katrin Amann- Winkel and Fivos Perakis and Anders Nilsson and Kyung Hwan Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03368},
year = {2024}
}