ADFTstudyonthecompetitionandevolutioncharacteristicsbetweenicosahedraandFCCclustersinrapidsolidificationofliquidAg

《ADFT study on the competition and evolution characteristics between icosahedra and FCC clusters in rapid solidification of liquid Ag》是一篇研究液态银在快速凝固过程中二十面体和面心立方（FCC）团簇竞争与演化特性的论文。该研究通过先进的原子尺度模拟方法，探讨了在极端冷却条件下，金属液体中不同晶体结构的形成机制及其相互作用。文章利用第一性原理计算和分子动力学模拟，深入分析了二十面体和FCC团簇在快速凝固过程中的行为特征，揭示了它们在能量、结构稳定性以及生长模式方面的差异。

在金属材料的凝固过程中，晶体结构的形成是决定最终材料性能的关键因素。传统观点认为，在金属液体中，FCC结构是最稳定的晶体结构，因此在常规凝固条件下，FCC晶核优先形成并主导结晶过程。然而，在快速凝固条件下，由于过冷度较高，系统处于非平衡状态，可能导致其他结构如二十面体的形成。二十面体是一种具有高度对称性的准晶体结构，其独特的几何特征使其在某些条件下可能比FCC结构更稳定，从而影响最终的微观组织。

本研究通过密度泛函理论（DFT）和原子尺度模拟，详细分析了液态Ag中二十面体和FCC团簇的能量特性及演化路径。结果表明，在一定温度范围内，二十面体团簇表现出更低的形成能，这表明它们可能在特定条件下成为更优的成核结构。此外，研究还发现，随着冷却速率的增加，二十面体团簇的稳定性显著提高，而FCC团簇则逐渐失去优势。这种现象说明，在快速凝固过程中，系统可能倾向于形成非传统晶体结构，从而导致不同的微观组织演化。

论文进一步探讨了二十面体与FCC团簇之间的竞争关系。在快速凝固过程中，两种团簇可能同时存在，并通过能量交换和结构重组进行相互作用。研究发现，FCC团簇在较低温度下更容易发生有序化，而二十面体则在较高过冷度下保持较高的稳定性。这种竞争关系不仅影响了成核过程，还可能决定了最终材料的微观结构和物理性质。

此外，研究还分析了不同尺寸团簇对凝固过程的影响。较小的团簇由于表面能较高，可能更容易发生结构变化，而较大的团簇则更倾向于保持稳定。研究结果显示，当团簇尺寸增大时，FCC结构的优势逐渐显现，而二十面体结构则在特定条件下仍能保持一定的稳定性。这一发现为理解金属液体中多尺度结构的演化提供了新的视角。

论文还讨论了快速凝固条件下，团簇演化对材料性能的影响。研究表明，由二十面体结构主导的凝固过程可能形成非晶态或准晶态材料，而以FCC结构为主的凝固过程则更倾向于形成传统晶体材料。这两种不同的微观结构会导致材料在力学性能、热导率和电导率等方面表现出显著差异。因此，控制团簇的形成和演化对于优化材料性能具有重要意义。

综上所述，《ADFT study on the competition and evolution characteristics between icosahedra and FCC clusters in rapid solidification of liquid Ag》是一篇具有重要科学价值的研究论文。它通过先进的计算方法，深入探讨了液态Ag中不同晶体结构的形成机制及其相互作用，揭示了快速凝固过程中二十面体和FCC团簇的竞争与演化规律。研究成果不仅有助于加深对金属凝固过程的理解，也为新型功能材料的设计和开发提供了理论依据。