揭示并量化纳米颗粒中依赖于拓扑结构的预熔化现象
材料科学
2026-02-19 v1
摘要
金属纳米颗粒的熔化受表面预熔化控制，该现象传统上被建模为均匀液体壳层的各向同性生长。挑战这一经典观点，我们报道了六方密堆积钴纳米颗粒中依赖于晶面的表面预熔化，其源于纳米颗粒表面的结构异质性。通过分子动力学模拟（500至6000个原子）表征熔化过程，我们观察到表面迁移率的起始，低至（体相熔点），由阶梯状晶面的早期无序化驱动。我们发现，无论颗粒尺寸如何，这些晶面的熔化温度始终比平坦的晶面低近200开尔文，并通过吉布斯-汤姆逊关系的二维推广将晶面熔化温度与纳米颗粒尺寸联系起来。我们确定了触发整个纳米颗粒熔化的临界液层厚度，该厚度被发现具有尺寸依赖性。我们的结果证实了近期关于表面预熔化效应的实验观测，并将其推广到具有不同晶面取向的各向异性颗粒。
引用
@article{arxiv.2602.16250,
title = {Unveiling and quantifying the topology-dependent pre-melting of nanoparticles},
author = {Marthe Bideault and Arnaud Allera and Ryoji Asahi and Jérôme Creuze and Erich Wimmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.16250},
year = {2026}
}