一些低配位材料,包括水、二氧化硅和硅,表現(xiàn)出多晶現(xiàn)象,具有多種無定形形式。然而,非晶-非晶轉(zhuǎn)變(AAT)的微觀機制和動力學(xué)途徑仍然鮮為人知。
東京大學(xué)Hajime Tanaka等使用最先進的機器學(xué)習(xí)潛力和局部結(jié)構(gòu)分析來研究快速壓力變化后硅中AAT的微觀動力學(xué)。
本文要點:
(1)
作者發(fā)現(xiàn),從低密度非晶(LDA)到高密度非晶(HDA)的轉(zhuǎn)變通過成核和生長發(fā)生,導(dǎo)致非球形界面,這強調(diào)了AAT的機械性質(zhì)。相反,相反的轉(zhuǎn)變通過旋節(jié)分解發(fā)生。進一步加壓將LDA轉(zhuǎn)化為密度極高的無定形態(tài)(VHDA),HDA作為中間態(tài)。值得注意的是,最終的非晶態(tài)本質(zhì)上是不穩(wěn)定的,會轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。
(2)
作者的發(fā)現(xiàn)表明,AAT和結(jié)晶是由熱力學(xué)和力學(xué)不穩(wěn)定性共同驅(qū)動的,并由無擴散發(fā)生的預(yù)序輔助。這種獨特的機械和無擴散性質(zhì)使AAT不同于液-液轉(zhuǎn)變。
參考文獻:
Fan, Z., Tanaka, H. Microscopic mechanisms of pressure-induced amorphous-amorphous transitions and crystallisation in silicon. Nat Commun 15, 368 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-023-44332-6
https://doi.org/10.1038/s41467-023-44332-6