一些低配位材料,包括水、二氧化硅和硅,表现出多晶现象,具有多种无定形形式。然而,非晶-非晶转变(AAT)的微观机制和动力学途径仍然鲜为人知。
东京大学Hajime Tanaka等使用最先进的机器学习潜力和局部结构分析来研究快速压力变化后硅中AAT的微观动力学。
本文要点:
(1)
作者发现,从低密度非晶(LDA)到高密度非晶(HDA)的转变通过成核和生长发生,导致非球形界面,这强调了AAT的机械性质。相反,相反的转变通过旋节分解发生。进一步加压将LDA转化为密度极高的无定形态(VHDA),HDA作为中间态。值得注意的是,最终的非晶态本质上是不稳定的,会转变为晶体。
(2)
作者的发现表明,AAT和结晶是由热力学和力学不稳定性共同驱动的,并由无扩散发生的预序辅助。这种独特的机械和无扩散性质使AAT不同于液-液转变。
参考文献:
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