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Enregistrement W2038623282 · doi:10.1063/1.2203631

Test of classical nucleation theory on deeply supercooled high-pressure simulated silica

2006· article· en· W2038623282 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Chemical Physics · 2006
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueMaterial Dynamics and Properties
Établissements canadiensSt. Francis Xavier UniversityUniversity of Saskatchewan
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNucleationSupercoolingClassical nucleation theoryMonte Carlo methodMolecular dynamicsSilicon

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

We test classical nucleation theory (CNT) in the case of simulations of deeply supercooled, high density liquid silica, as modeled by the van Beest-Kramer-van Santen potential. We find that at density rho=4.38 gcm(3), spontaneous nucleation of crystalline stishovite occurs in conventional molecular dynamics simulations at temperature T=3000 K, and we evaluate the nucleation rate J directly at this T via "brute force" sampling of nucleation events in numerous independent runs. We then use parallel, constrained Monte Carlo simulations to evaluate DeltaG(n), the free energy to form a crystalline embryo containing n silicon atoms, at T=3000, 3100, 3200, and 3300 K. By comparing the form of DeltaG(n) to CNT, we test the ability of CNT to reproduce the observed behavior as we approach the regime where spontaneous nucleation occurs on simulation time scales. We find that the prediction of CNT for the n dependence of DeltaG(n) fits reasonably well to the data at all T studied. Deltamu, the chemical potential difference between bulk liquid and stishovite, is evaluated as a fit parameter in our analysis of the form of DeltaG(n). Compared to directly determined values of Deltamu extracted from previous work, the fitted values agree only at T=3300 K; at lower T the fitted values increasingly overestimate Deltamu as T decreases. We find that n(*), the size of the critical nucleus, is approximately ten silicon atoms at T=3300 K. At 3000 K, n(*) decreases to approximately 3, and at such small sizes methodological challenges arise in the evaluation of DeltaG(n) when using standard techniques; indeed even the thermodynamic stability of the supercooled liquid comes into question under these conditions. We therefore present a modified approach that permits an estimation of DeltaG(n) at 3000 K. Finally, we directly evaluate at T=3000 K the kinetic prefactors in the CNT expression for J, and find physically reasonable values; e.g., the diffusion length that Si atoms must travel in order to move from the liquid to the crystal embryo is approximately 0.2 nm. We are thereby able to compare the results for J at 3000 K obtained both directly and based on CNT, and find that they agree within an order of magnitude. In sum, our work quantifies how certain predictions of CNT (e.g., for Deltamu) break down in this deeply supercooled limit, while others [the n dependence of DeltaG(n)] are not as adversely affected.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,032

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,202
Écart entre enseignants0,196 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations36
Publié2006
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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