A continuum model for heterogeneous nucleation - atomistic simulations on diffusive time scales

异相成核的连续体模型 - 扩散时间尺度上的原子模拟

基本信息

项目摘要

Much progress in the understanding of pattern formation on mesoscopic scales is associated with the development of phase field (PF) models, which use a so-called phase field variable to describe the thermodynamic state of a system. A weakness of the traditional PF methodology is that it is formulated in terms of fields that are spatially uniform in equilibrium. This eliminates many physical features that arise due to the periodic nature of crystalline phases, including elastic and plastic deformation, anisotropy and multiple orientations. Over the past several years, progress towards alleviating the aforementioned inherent limitations of the phase-field approach have been made using a phase-field-crystal (PFC) approach. This model operates on an atomistic scale and describes the evolution of the atomic density ρ of a system according to dissipative dynamics driven by free energy minimization. In the PFC approach the free energy functional of a solid is minimized when the density field is periodic. The periodic nature of the density field naturally gives rise to elastic effects, multiple crystal orientations and the nucleation and motion of dislocations. The PFC model can be directly derived from classical dynamic density functional theory (DDFT) by appropriate approximations of the free energy functional. With this derivation a link between inter-atomic potentials and PFC energy is given, which in principle allows to parametrize PFC to describe nucleation of real materials. We will use the PFC model and extensions of the PFC model, incorporating fluid flow and considering confined geometries to study heterogeneous nucleation for single and binary systems. Within a systematic approach, using the string method, we will compute stable nuclei and nucleation barriers for various systems which will be compared with experimental data and other microscopic modeling approach. Especially for 3d computations this requires high performance computing for which the supercomputing centers JSC and HLRS of the Gauss Center for Supercomputing will be used.
在介观尺度上对图案形成的理解的许多进展与相场(PF)模型的发展有关,该模型使用所谓的相场变量 来描述系统的热力学状态。传统PF方法的一个弱点是,它是制定在平衡的空间均匀的领域。这消除了由于结晶相的周期性而产生的许多物理特征,包括弹性和塑性变形、各向异性和多个取向。在过去几年中,已经使用相场晶体(PFC)方法在减轻相场方法的上述固有限制方面取得了进展。该模型在原子尺度上运行,并根据自由能最小化驱动的耗散动力学描述系统的原子密度ρ的演化。在PFC方法中,当密度场为周期性时,固体的自由能泛函最小。密度场的周期性自然会引起弹性效应、多晶向以及位错的成核和运动。PFC模型可以直接从经典的动态密度泛函理论(DDFT)的自由能泛函的适当近似。通过这种推导,给出了原子间势和PFC能量之间的联系,这在原则上允许参数化PFC来描述真实的材料的成核。我们将使用PFC模型和PFC模型的扩展,结合流体流动和考虑受限的几何形状来研究单一和二元体系的非均质成核。在一个系统的方法中,使用弦方法,我们将计算各种系统的稳定核和成核势垒,并将其与实验数据和其他微观建模方法进行比较。特别是对于3D计算,这需要高性能计算,为此将使用高斯超级计算中心的超级计算中心JSC和HLRS。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Axel Voigt其他文献

Professor Dr. Axel Voigt的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Axel Voigt', 18)}}的其他基金

Surface viscosity in multiphase flow - modeling, numerical analysis and simulations
多相流中的表面粘度 - 建模、数值分析和模拟
  • 批准号:
    167000781
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Geometric evolution towards the understanding of biomembranes
理解生物膜的几何进化
  • 批准号:
    32787769
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Control of nanostructures through electric fields
通过电场控制纳米结构
  • 批准号:
    25145952
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Thermal decay of nanostructures and Ostwald ripening of homoepitaxial monolayers
纳米结构的热衰变和同质外延单层的奥斯特瓦尔德熟化
  • 批准号:
    5436890
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Coordination Funds
协调基金
  • 批准号:
    431464129
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
The Influence of Electric and Magnetic Fields on Microstructure in Multiferroic Composite Materials - a Phase-Field-Crystal Approach
电场和磁场对多铁复合材料微观结构的影响 - 相场晶体方法
  • 批准号:
    318613364
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

基于术中实时影像的SAM(Segment anything model)开发AI指导房间隔穿刺位置决策的增强现实模型
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
运用3D打印和生物反应器构建仿生尿道模型探索Hippo-YAP信号通路调控尿道损伤修复的机制研究
  • 批准号:
    82370684
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于影像代谢重塑可视化的延胡索酸水合酶缺陷型肾癌危险性分层模型的研究
  • 批准号:
    82371912
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Development of a Linear Stochastic Model for Wind Field Reconstruction from Limited Measurement Data
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
半参数空间自回归面板模型的有效估计与应用研究
  • 批准号:
    71961011
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
高频数据波动率统计推断、预测与应用
  • 批准号:
    71971118
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
人胆囊源CD63+细胞的干性特征与分化特性的研究
  • 批准号:
    31970753
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    52.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于线性及非线性模型的高维金融时间序列建模:理论及应用
  • 批准号:
    71771224
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    49.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
应用Agent-Based-Model研究围术期单剂量地塞米松对手术切口愈合的影响及机制
  • 批准号:
    81771933
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
凯莱流形上的几何流
  • 批准号:
    11771301
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Role of RNA helicase Ddx5 in pathological cardiac remodeling
RNA解旋酶Ddx5在病理性心脏重塑中的作用
  • 批准号:
    10718560
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Molecular engineering and systematic evaluation of bispecific aptamers to develop potent and efficacious therapies for the immunomodulation of Non-Small Cell Lung Cancer
双特异性适体的分子工程和系统评估,以开发有效的非小细胞肺癌免疫调节疗法
  • 批准号:
    10751309
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Probabilistic deep learning models and integrated biological experiments for analyzing dynamic and heterogeneous microbiomes
用于分析动态和异质微生物组的概率深度学习模型和集成生物实验
  • 批准号:
    10622713
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Sorting and characterization of mechanically heterogeneous cell populations based on cellular contractility
基于细胞收缩性的机械异质细胞群的分类和表征
  • 批准号:
    10728070
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
An Explainable Unified AI Strategy for Efficient and Robust Integrative Analysis of Multi-omics Data from Highly Heterogeneous Multiple Studies
一种可解释的统一人工智能策略,用于对来自高度异质性多项研究的多组学数据进行高效、稳健的综合分析
  • 批准号:
    10729965
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Federated learning methods for heterogeneous and distributed Medicaid data
异构分布式医疗补助数据的联邦学习方法
  • 批准号:
    10590354
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Heterogeneous microglia activation mediates stress-induced changes in neural circuitry.
异质小胶质细胞激活介导应激引起的神经回路变化。
  • 批准号:
    10741172
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
SCH: New Advanced Machine Learning Framework for Mining Heterogeneous Ocular Data to Accelerate
SCH:新的先进机器学习框架,用于挖掘异构眼部数据以加速
  • 批准号:
    10601180
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
LEAPS-MPS: Stochastic Particle-Continuum Hybrid Simulation Method for Model Heterogeneous Catalysts under Reaction Conditions
LEAPS-MPS:反应条件下多相催化剂模型的随机粒子连续混合模拟方法
  • 批准号:
    2213368
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
A Chemical Footprinting Approach towards Poly-ADP-Ribosylation-regulated Biomolecular Condensation
聚 ADP 核糖基化调节生物分子缩合的化学足迹方法
  • 批准号:
    10524783
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了