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打破常规!科学家发现金属在极端条件下凝固新机制

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  1879年,诺贝尔奖获得者威廉·奥斯特瓦尔德发现,液体通常先冻结成暂时的(亚稳定的)结构,然后转变成最终最稳定的平衡相。这种所谓的“奥斯特瓦尔德分步法则”一直是研究和合成新材料的基本机制。

  在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)报告了一种新的铜凝固机制,这种机制提供了奥斯特瓦尔德分布规则的原子观点,并改变了对高压成核的基本理解。

  该团队发现结晶过程不仅通过非平衡相进行,而且该相可以通过温度在动力学上稳定。

  LLNL科学家使用最强大的超级计算机之一,通过计算机模拟直接预测动态实验中结晶金属的真实相图。

  模拟显示,成核首先通过不稳定的体心立方相发生。这与普遍观点形成对比。通常的观点认为,根据奥斯特瓦尔德规则,金属会使自由能中最有利的相成核,这种观点通常通过物质的相图来表示。

  研究人员表示,“这个结果令人惊讶,因为它迫使我们重新思考高压下相稳定性的基础。在这些极端条件(如地球中心)下,热力学相图在预测能力方面有点过时,人们需要转向动力学相图。”

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007286

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