2016年3月17日
通常固体表面融化成液体薄层前的熔点。表面融化这一现象发生在所有类别的固体:例如,两个冰块可以融合在一个温度小于0°C的premelted地表水包围在大量接触和冻结。预熔促进晶体生长,是至关重要的地质、冶金、气象学、冻胀等雪花增长、冰川运动,滑冰。由于缺乏微观测量,几个预熔场景的原因和维度的影响预熔现象是知之甚少。
这张图片显示了双分子层的表面预熔(a - c)和单层(d-f)晶体。颜色范围(一)所示表明每个粒子的orientational-order参数的大小,|ø6j |。(来源:香港科大物理系)。
增加了解,阿姆斯特丹大学的研究人员和香港科技大学(科大),亚博老虎机网登录参加了一项研究,测量表面预熔和单粒子决议,使用新颖的胶体晶体。他们意识到维度是至关重要的大部分固相固相转变和批量融化。这些影响强烈影响表面融化的模式。与通常认为的异构表面融化,它被发现,研究人员吃惊的是,水晶与自由表面(solid-vapor接口)融化均匀地在体积和表面。这些观察融化和预熔理论挑战。
仪陇汉、物理学副教授、铅研究小组与薄熙来,科大的研究生。科大研究生Di周,冯Wang Yi彭,博士后研究员倪了来自荷兰阿姆斯特丹大学也参与了研究。
该研究发表在自然2016年3月14日(doi: 10.1038 / nature16987)。
微米大小的胶体球在液态悬浮液常常用作相变模型系统研究,因为他们的热运动轨迹可以可视化光学显微镜。
以前的研究主要用于排斥胶体,不能形成稳定的solid-vapor接口。在这里,我们做了一个新型胶体与热敏景点可以更好地模拟原子,由于所有原子有吸引力,否则他们无法凝结成固体在空气中稳定。我们组装这些有吸引力的领域大well-tunable二维胶体晶体与自由表面的第一次。这铺平了道路使用胶体模型来研究表面物理系统。我们在这方面所做的第一个项目是关于表面预熔,这是知之甚少。令人惊讶的是,我们发现它也与大部分融化和固相固相转变。
仪陇汉、物理学副教授,香港科大
研究小组目睹了一个奇特的现象,称为不完全封锁了预熔,当他们发现二维(2 d)单层晶体premelted成一层薄薄的液体与一个常数厚度。相比之下,液体表面厚度达到无穷水平两到三层薄膜晶体接近其熔点,即传统的完整的预熔。这种类型的阻塞表面预熔有时在锗和冰,但现象缺乏理论解释。
在这里,我们发现,预熔的2 d晶体突然引发了晶格膨胀,因为水晶再也不能提供足够的景点后表面粒子密度的下降。yabo214前表面液体越来越厚,大部分水晶倒塌和融化由于机械不稳定。这提供了一种新的简单的机制来阻止了预熔。两层晶体机械稳定因为粒子有更多的邻居。yabo214因此,他们表现出传统的表面融化。
博,研究生,科大
晶格对称不受突然膨胀的影响,因此它是一个同构的固相固相转变,通常可以观察到在由铁和金属材料。亚博网站下载胶体系统提供了第一个试验证据的同构的固相固相转变在单粒子的水平。
机械不稳定引发了同质晶体融化,而不是一个异构表面的融化。
我们观察到2 d融化是一个一阶齐次晶界扩散过渡,这证实了grain-boundary-mediated 2 d熔化理论。一阶2 d融化已经观察到在某些分子层,但理论上预言的晶粒的形成并没有被观察到。
仪陇汉族,物理学副教授,香港科大
本研究得到香港研究资助委员会的支持和荷兰科学研究组织。