探测纳米级快速熔化过程的原子动力学——基于亚秒电子衍射
材料科学
2025-11-10 v1
摘要
熔化是由温度和压力等热力学参数决定的日常相变过程，而瞬态熔化则由对快速能量输入的微观响应所主导，因而揭示了原子键的强度和动力学以及能量向晶格的流动率。准确描述此类过程仍具挑战性，需深入洞察瞬时状态。本文报道了基于亚秒电子衍射的实验数据，捕捉铜在从固相向液相相变过程中的结构演变。在吸收能量密度为熔化阈值的 2 至 4 倍时，熔化首先在表面略低于 nominal 熔点处发生，随后在整个体积内快速均匀熔化。分子动力学模拟复现了这些观察结果，并指出在给定实验条件下，电子-晶格能量传递速率较弱。实验与模拟均显示，当晶格温度超过所谓超热极限时，未观察到快速的晶格坍塌现象，这表明固体熔化过程中固有的动力学限制了无序化的速度。
引用
@article{arxiv.2511.05054,
title = {Probing the atomic dynamics of ultrafast melting with femtosecond electron diffraction},
author = {M. Z. Mo and M. B. Maigler and T. Held and B. K. Ofori-Okai and A. Bergermann and Z. Chen and R. K. Li and X. Shen and K. Sokolowski-Tinten and R. Redmer and X. J. Wang and J. Schein and D. O. Gericke and B. Rethfeld and S. H. Glenzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05054},
year = {2025}
}
备注
36 pages, 5 figures, 2 extended data figures