準(zhǔn)晶是一種不具備平移對(duì)稱性,但具有傳統(tǒng)晶體不允許的5次或7次以上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的固體結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)革新了人們以往將固體的有序等同于周期性的認(rèn)知。準(zhǔn)周期性有序結(jié)構(gòu)的研究在材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。實(shí)驗(yàn)上,從以Al基合金體系為代表的埃米尺度量級(jí)合金體系到21世紀(jì)以高分子自組裝為代表的亞微米尺度量級(jí)的可控的軟物質(zhì)體系中準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的大量報(bào)道,以及解析準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的巧妙數(shù)學(xué)工具的大力發(fā)展,使我們逐漸加深對(duì)準(zhǔn)晶這種新物態(tài)的認(rèn)識(shí)。然而,對(duì)精妙的準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的理解仍存在許多疑惑,其中關(guān)鍵的問題之一就是,準(zhǔn)晶是如何長大的?本文以探索準(zhǔn)晶生長機(jī)制為中心組織展開,主體內(nèi)容如下:計(jì)算機(jī)模擬手段在近些年被廣泛應(yīng)用于探索準(zhǔn)晶的穩(wěn)定機(jī)制。其中,體系含特定比值的雙長度尺度被發(fā)現(xiàn)是一種強(qiáng)有力的重現(xiàn)準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵條件。本文利用含雙長度尺度的晶體相場模型具體研究了準(zhǔn)晶的完美拼接、隨機(jī)拼接生長模式,以及一種涉及多個(gè)亞穩(wěn)態(tài)的多步形核生長模式。首先,在雙模晶體相場模型中,完美拼接和隨機(jī)拼接兩種生長模式可以在不同的溫度參數(shù)范圍下實(shí)現(xiàn),而且可以在不同作用勢軟硬條件下實(shí)現(xiàn)兩種模式的相互轉(zhuǎn)變。通過解構(gòu)體系的自由能為表示無序的理想... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 準(zhǔn)晶的歷史
        1.2.1 準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)
        1.2.2 合金準(zhǔn)晶
        1.2.3 軟物質(zhì)準(zhǔn)晶
    1.3 準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)
        1.3.1 高維空間分析法
        1.3.2 拼接(tiling)法
        1.3.3 相位子(Phasn)
    1.4 準(zhǔn)晶生長機(jī)制的探索
        1.4.1 準(zhǔn)晶穩(wěn)定機(jī)制:能量驅(qū)動(dòng)vs熵驅(qū)動(dòng)
        1.4.2 準(zhǔn)晶生長機(jī)制
        1.4.3 非經(jīng)典形核生長
    1.5 本文主要工作
第二章 晶體相場模型
    2.1 引言
    2.2 晶體相場(Phase Field Crystal,PFC)模型的來源
        2.2.1 唯象的Ginzburg-Landau理論構(gòu)造方法
        2.2.2 從密度泛函理論到PFC模型
    2.3 PFC模型的發(fā)展與應(yīng)用
        2.3.1 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的形成
        2.3.2 晶體形核生長
        2.3.3 其他拓展應(yīng)用
    2.4 雙長度尺度模擬準(zhǔn)晶
        2.4.1 計(jì)算機(jī)模擬準(zhǔn)晶的探索
        2.4.2 雙長度尺度在DFT框架模擬準(zhǔn)晶的由來與發(fā)展
        2.4.3 其他復(fù)雜體系
    2.5 數(shù)值解法
        2.5.1 高階梯度偏微分方程的求解
        2.5.2 周期性邊界對(duì)準(zhǔn)晶模擬的影響
        2.5.3 相圖的計(jì)算
    2.6 本章小結(jié)
第三章 準(zhǔn)晶生長模式:完美拼接和隨機(jī)拼接
    3.1 引言
    3.2 完美拼接和隨機(jī)拼接
        3.2.1 溫度參量變化的影響
        3.2.2 作用勢軟硬變化的影響
        3.2.3 無規(guī)生長前沿與相位子缺陷
    3.3 兩種模式的內(nèi)在關(guān)聯(lián)
        3.3.1 解析體系自由能
        3.3.2 長度尺度的貢獻(xiàn)差別對(duì)準(zhǔn)晶構(gòu)型的影響
        3.3.3 熵項(xiàng)與相互作用項(xiàng)之間的競爭
    3.4 本章小結(jié)
第四章 準(zhǔn)晶的多步生長模式
    4.1 引言
    4.2 相圖
    4.3 異質(zhì)形核生長
        4.3.1 單核生長
        4.3.2 準(zhǔn)晶核與三角核的競爭生長
    4.4 均質(zhì)形核生長
        4.4.1 線性穩(wěn)定性分析
        4.4.2 兩種失穩(wěn)路徑
    4.5 “三角相-中間相-準(zhǔn)晶相”相轉(zhuǎn)變的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)
    4.6 中間相的結(jié)構(gòu)分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    5.3 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的其他研究成果



本文編號(hào)：3735502