Точное измерении нуклеации переохлажденных жидкостей

Используя интенсивные вспышки рентгеновского лазера на свободных электронах европейского XFEL, учёные поставили эксперимент по измерению нуклеации переохлажденных жидкостей. Эксперименты проводились в вакууме, чтобы рентгеновские лучи не взаимодействовали с молекулами воздуха. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. В работе использовали аргон и криптон в жидкой форме. Была подробно исследована скорость зарождения кристаллов J(T). Физики бомбардировали жидкие струи рентгеновскими импульсами с энергией 9,7 килоэлектронвольт (кэВ). Каждый рентгеновский импульс длился менее 25 фемтосекунд. Экспериментаторы направили интенсивный рентгеновский свет на струю жидкости толщиной всего 3,5 микрометра, сфокусировав ее на поверхности диаметром менее одного микрометра, и записали несколько миллионов дифракционных изображений. Согласно их результатам, скорости зарождения кристаллов намного меньше, чем предсказанные на основе моделирования и классической теории.

Физико-математическая модель помогла описать процесс синтеза нанокристаллов германия

Ученые сформулировали физико-математическую модель и с ее помощью показали, что будет происходить с германиевым электродом при генерации дугового разряда. Оказалось, что германиевый электрод будет достаточно сильно нагреваться и испаряться. В результате испаренные частицы германия начнут попадать в холодные области камеры, конденсироваться и кристаллизоваться. Используя этот процесс, можно получить германиевые наноструктуры — экологически безопасные аналоги современных полупроводников. Результаты исследования опубликованы в журнале High Energy Chemistry.

Физики УрФУ выяснили, что на ядре Земли растут дендриты со скоростью 18 метров в 100 тыс. лет

На твердом ядре Земли нарастают дендриты (как сталагмиты в пещерах), происходит это за счет охлаждения, которое является движущей силой кристаллообразования. Нарастание дендритов происходит со скоростью примерно 18 метров за 100 000 лет. К такому выводу пришли физики Уральского федерального университета, которые развили математическую модель роста ядра Земли. Расчеты и результаты моделирования ученые опубликовали в журнале Crystals. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ (проект № 21-79-10012) и Минобрнауки России (проект № ФЭУЗ-2023-0022).

Ученые экспериментально воспроизвели совместную кристаллизацию алмаза и граната

Геофизики экспериментально подтвердили, что при температуре и давлении, аналогичных тем, что наблюдаются на глубинах около 200 километров, может происходить совместный рост алмаза и граната. Этот процесс происходит благодаря взаимодействию граната с углекислыми и водно-углекислыми флюидами — жидкостями, присутствующими в мантии Земли. Кроме того, авторы выяснили, что в среднем скорость роста алмазов в таких случаях составляет от 0,013 до 0,8 микрометров в час в зависимости от температуры. То есть, чтобы получить кристалл массой в один карат (0,2 грамма), потребуется от 4,5 месяцев до 17,5 лет. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журналах Lithos и «Геология и геофизика».

Раскрыта тайна замерзания переохлажденных капель воды

Самые ранние этапы замораживания почти не зависят от факторов окружающей среды, поэтому физики быстро охладили капли в вакууме, чтобы зафиксировать эти этапы. Дифракция образовавшихся кристаллов льда показала, что вскоре после начала процесса замораживания образовалась кристаллическая структура. Дифракция от оставшейся жидкости между кристаллами льда показала узоры, похожие на то, что можно увидеть на поверхности льда, где есть сверхтонкий слой, который не является ни жидким, ни твёрдым. Также обнаружено, что лед образует напряженные или напряженные шестиугольные кристаллы сразу после замерзания. Эта неожиданная структура является временным, нестабильным состоянием, которое предшествует образованию льда с другими видами аномалий в кристаллической структуре.

Снимки в атомном масштабе раскрывают простой путь к образованию кристаллов

Исследования Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL), Вашингтонского университета (UW) и Университета Дарема проливают новый свет на то, как кристаллы образуются на поверхности. После тщательного анализа результатов исследователи пришли к выводу, что, хотя некоторые аспекты текущей теории верны, в конечном итоге их система пошла по неклассическому пути теории зародышеобразования. Они приписывают это электростатическим силам от зарядов на поверхности изучаемого материала (слюды).  Результаты были опубликованы в Science Advances.

Структурная флуктуация в переохлажденной жидкости оказывает решающее влияние на зарождение и рост кристаллов

Кристаллизация в жидкостях является фундаментальным фазовым переходом. В то время как в течение многих лет понимание кристаллизации определялось классической теорией нуклеации, недавние исследования сместили акцент на неклассические пути кристаллизации. В новом исследовании ученые из Института промышленных наук Токийского университета показывают, что структура предшественника кристалла, которая формируется спонтанно как структурная флуктуация в переохлажденной жидкости, оказывает решающее влияние на зарождение и рост кристаллов.