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七宗罪:在计算晶体成核速率时,魔鬼藏于细节

材料科学 2021-10-27 v1 软凝聚态物质 化学物理

摘要

晶体的形成已被证明是最具挑战性的相变之一,难以定量建模——更遑论真正理解——无论是借助最新实验技术还是我们手头全套的增强采样方法。结晶过程中涉及的最关键量之一是成核速率,一个单一而难以捉摸的数字,本应量化在特定体积和时间跨度内出现临界尺寸核的平均概率。大量工作致力于尝试将基于原子模拟计算的晶体成核速率与其实验测量值联系起来。遗憾的是,这一努力几乎无一例外地在某种程度上失败,古老的经典成核理论通常被指责为主要罪魁祸首。在此,我们回顾该领域的一些最新进展,聚焦于计算成核速率时有时被忽视的若干或许更细微的细节。我们认为,让学界意识到有限尺寸效应和缓慢动力学等方面的完整影响十分重要,它们常常将不起眼却不可忽略的不确定性来源引入我们的模拟中。事实上,获得稳健且可复现的趋势是关键,借此可为涉及无数实际应用(从药物制剂到纳米电子器件制造)的晶体成核过程的动力学提供新的见解。

关键词

引用

@article{arxiv.2104.13104,
  title  = {The Seven Deadly Sins: when computing crystal nucleation rates, the devil is in the details},
  author = {Katarina E. Blow and David Quigley and Gabriele C. Sosso},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2104.13104},
  year   = {2021}
}

备注

15 pages (excluding references, 19 if included), 5 figures