球形晶体的生长与形态

许多结构材料（金属合金、聚合物、矿物等）通过将液体快速冷却形成晶体固体的过程。这种高度非平衡过程常常导致多晶生长图样被广泛称为"球形晶体"，以其大尺度平均球形形状而得名。尽管球形晶体形成具有广泛存在且在实际应用中至关重要，却仅有定性概念。本文基于统一场论方法解释了这些基本 condensed matter 结构的生长与形态。我们的相场模型是首次纳入此类晶体生长所必需的关键因素：表面能和界面迁移率的各向异性—— responsible for needle-like growth——以及由于静态杂质或高度超冷液体中的动态杂质捕获局部取向有序，以及由误差相关晶体边界能引起的优先相对晶体取向。我们的计算表明，球形晶体生长形态的多样性源于离散局部晶体学对称性的排序效应与随晶体晶粒核生长在生长前沿处的局部晶体取向随机化（生长前沿核生长，GFN）之间的竞争。球形晶体生长的大尺度各向同性性源于 GFN 的支配。