کنترل تشکیل الگوی در طول جداسازی فاز که توسط یک ماشه تبلیغ شده آغاز می شود

درک شکل گیری الگوی در طول جداسازی فاز یک موضوع اصلی در علم مواد برای نقش مهمی است که الگوهای در تعیین خصوصیات فیزیکی ماکروسکوپی ایفا می کنند. در این کار ، ما نشان می دهیم که چگونه می توان با استفاده از یک محرک جداسازی فاز ، از یک نقطه ، شکل گیری الگوی را کنترل کرد. ما بسته به سرعتی که ماشه در آن پخش می شود ، طیف وسیعی از الگوهای ، از جمله یک الگوی قطره تصادفی ، یک الگوی متمرکز و یک الگوی دندریتیک را پیدا کردیم ، در حالی که فقط الگوی قطره تصادفی در یک سیستم با خنک کننده همگن مشاهده می شود. ما همچنین دریافتیم که فاز در هسته الگوی متمرکز به طور دوره ای با زمان تغییر می کند. علاوه بر این ، ما تشکیل الگوی در طول جداسازی فاز ناشی از محرک های تکثیر متعدد را بررسی کردیم. هنگامی که ما محرک ها را از نقاط دوره ای در فضا پخش می کنیم ، یک الگوی شش ضلعی معمولی قابل استفاده شکل می گیرد. ما همچنین بین یک مورد که در مرحله اکثریت به یک مرحله قطره تبدیل می شود و موردی که فاز اقلیت الگوی قطره را اتخاذ می کند ، اختلاف نظر پیدا کردیم. ما همچنین وجود یک فاز دوقطبی ، دوتایی را حتی با یک ترکیب نامتقارن تأیید می کنیم.

معرفی

جداسازی فاز در دو مخلوط مؤلفه می تواند به شکل گیری الگوها منجر شود. ویژگی های آنها به طور مستقیم با خصوصیات فیزیکی ماکروسکوپی مواد مرتبط است. این ارتباط بین شکل گیری و عملکرد ، به دلیل اهمیت آن در علوم مادی 1،2،3،5،6،8،9،9،10،11 ، باعث ایجاد بخش قابل توجهی از تحقیقات در طی چند دهه شده است. هنگامی که یک مخلوط دو جزء در زیر خط جداسازی فاز خاموش می شود ، اگر نسبت مراحل یکسان باشد ، یک الگوی شبکه دوتایی تشکیل می شود. در همین حال ، هنگامی که درجه بالایی از عدم تقارن بین کسری حجم فاز ها وجود دارد ، فاز اقلیت می تواند به صورت قطرات ، با اندازه قطرات تصادفی و توزیع مکانی ظاهر شود. مشخص شده است که این الگوهای به صورت خودکشی درشت می شوند و این پدیده برای جدا کردن فاز دو مخلوط مؤلفه فراگیر است. در همین حال ، تشکیل الگوی می تواند در راه حل های پلیمری 6 ، 12 تفاوت معنی داری داشته باشد. در طول جداسازی فاز در محلول های پلیمری ، پلیمر به طور موقت یک شبکه را تشکیل می دهد. سپس شبکه در یک فرآیند درشت به قطرات تبدیل می شود. این جداسازی فاز جداسازی فاز ویسکوالاستیک نامیده می شود و هنگامی اتفاق می افتد که پویایی یک مؤلفه به طور قابل توجهی کندتر از بخش دیگر باشد. این نشان می دهد که شکل گیری الگوی می تواند به خصوصیات دینامیکی بستگی داشته باشد.

چنین شکل گیری الگوی همچنین می تواند با استفاده از خواص سطح محدود کننده یک مخلوط خاص 13،14،15،16،17،18 کنترل شود. اگر یکی از دو مؤلفه یک سطح را ترجیح دهد ، غلظت مؤلفه در نزدیکی سطح بیشتر می شود. این تقویت غلظت با خیس شدن بر نوسانات غلظت در کل سیستم تأثیر می گذارد و شکل گیری الگوی دیده شده به دلیل تجزیه اسپیندال 13،14،15،16 را تغییر می دهد. اخیراً ، کنترل شکل گیری الگوی با استفاده از کلوئیدهای Janus ارائه شده است. کلوئیدهای Janus ذراتی هستند که دو نیمکره آنها از خصوصیات بدنی متمایز برخوردار هستند. جفت شدن بین تحرک کلوئیدهای Janus و خصوصیات مختلف مرطوب کننده روی سطوح می تواند باعث ایجاد الگوی لامپ معمولی 17 ، 18 شود.

روش دیگر برای کنترل تشکیل الگو، تغییر مسیر دینامیکی مانند کوئنچ چند مرحله ای 19،20،21،22 و کوئنچ جهتی 23،24،25،26 است. Furukawa روشی را برای تشکیل الگوهای منظم با استفاده از یک سیستم خاموش کننده جهت دار پیشنهاد کرد 23 . بخش های مختلف سیستم در زیر دمای جداسازی فاز خاموش می شوند، اما تنها زمانی که یک «ماشه» وارد شده و در طول زمان در فضا منتشر می شود. در مورد خاموش کردن جهت، ماشه، که مشابه خاموش کردن دما است، به صورت یک جبهه خطی در یک جهت با سرعت ثابت v منتشر می شود._سه. جالب است بدانید که الگوی تشکیل شده به v بستگی دارد_سه23, 24, 25, 26. ما می توانیم یک الگوی قطرات تصادفی مشابه الگوی معمولی که در خاموش کردن همگن مشاهده می شود، مشاهده کنیم_سهکاملا سریع استیک ساختار لاملا منظم (RLS) به موازات جلوی ماشه تشکیل می شود اگر v_سهمشابه سرعت جداسازی فاز است. برای v. کندتر_سهیک ساختار ستونی منظم (RCS) عمود بر وجه خاموش کننده تشکیل می شود 23 . اخیراً، ورود مجدد از RCS به RLS گزارش شده است اگر v_سهبه طور قابل توجهی کندتر است، به دلیل درشت شدن ماکروسکوپی 25. چنین رفتاری را می توان در آزمایشات پلیمری 27 و 28 مشاهده کرد. توجه به این نکته مهم است که الگوها با آنهایی که در خاموش کردن همگن فضایی دیده می شوند، متفاوت هستند، حتی اگر دما در حالت نهایی همگن شود.

برای این کار، شبیه سازی های عددی را برای بررسی مکانیسم های تشکیل الگوی جدید در طول جداسازی فاز انجام دادیم. به طور خاص، ما یک ماشه جداسازی فاز را در نظر می گیریم که به صورت شعاعی از یک نقطه منتشر می شود، به طوری که در هنگام رسیدن به قسمت های مختلف سیستم باعث کاهش دما می شود. توجه داشته باشید که فضای جلو و پشت ماشه نامتقارن است، نه مانند ماشه مسطح. به دلیل شکستن چنین تقارنی، ما تشکیل الگوی متفاوتی را از ساختار لایه ای گزارش شده در مطالعات قبلی مشاهده می کنیم 23،24،25،26. علاوه بر این، ما شکل گیری الگو را با محرک های متعددی که از نقاط به صورت دوره ای منتشر می شوند، مطالعه کردیم.

مدل و روش ها

ما از یک مدل دو بعدی برای شبیه سازی جداسازی فاز با انتشار ماشه شعاعی استفاده کردیم. ما از یک معادله اصلاح شده Cahn-Hiliard-Cook استفاده کردیم که در زیر 1، 29 نشان داده شده است.

$$frac<partial varphi><partial t>=L^[a|T-_|sigma (vec)varphi +b^-c^varphi ]+ heta $$

که در آن ϕ، L و θ به ترتیب غلظت، ضریب انتقال و نویز حرارتی هستند. a، b و c ثابت های مثبت هستند. T دما و T است_جدمای جداسازی فاز است.(sigma (vec)) ± 1 است، یک پارامتر کنترلی برای انتشار ماشه. معادله کان-هیلیارد-کوک دینامیک جداسازی فاز را در سیستم هایی با پارامتر مرتبه حفاظت شده و بدون هیدرودینامیک توصیف می کند. به خوبی شناخته شده است که این معادله دینامیک پدیده بحرانی و جداسازی فاز را توصیف می کند. توجه داریم که مطالعات عددی برای خاموش کردن جهتی از معادله یکسانی استفاده کردند و نتایج آنها با آزمایش مطابقت داشت. بنابراین، ما یک بررسی عددی را با استفاده از معادله در نظر می گیریم.(1) مناسب بودن

Here, the correlation length and the characteristic time can be written as (xi =sqrt_|>) و (_=) (<xi>^/La|T-_|) به ترتیب. طول، زمان و φ را با ξ, τ نرمال کردیم₀و (_=sqrt) ، جایی که ϕ₀مربوط به غلظت پس از جداسازی فاز است. سپس یک معادله نرمال شده (1) بدست می آوریم.

$$frac<partial varphi><partial t>=^[sigma (vec)varphi +^-^varphi ]+< m<Theta>>.$$

ما Θ را برای ارضای نظریه نوسان-استهلاک تنظیم کردیم. در اینجا دو پارامتر قابل کنترل داریم، علامت (sigma (vec)) و غلظت میانگین (overline) . علامت (sigma (vec)) با دما تغییر می کند، مطابق با پدیده های جداسازی فاز واقعی.(sigma (vec)) = 1 وقتی T بیش از T است_ج; فاز پایدار یک فاز همگن است.(sigma (vec)) = -1 وقتی T زیر T است_ج; در این مورد، جداسازی فاز در (vec) رخ می دهد.

ابتدا غلظت را روی (overline) قرار دادیم و یک شبیه سازی را در جایی که σ = 1 در همه جا برای مدت طولانی اجرا کردیم تا حالت اولیه را آماده کنیم. سپس شروع به انتشار یک ماشه به صورت شعاعی از نقطه ای با سرعت ثابت v کردیم_سهو این زمان را روی t = 0 تنظیم کنید. رسیدن ماشه مربوط به خاموش کردن دمای جهتی است.(sigma (vec)) = -1 اگر |(|vec-<vec>_| <_t) , where (vec) _جموقعیت نقطه ای است که ماشه از آن منتشر می شود. در غیر این صورت، (sigma (vec)) = 1.

ما شبیه سازی های عددی را با استفاده از دو شرط انجام دادیم.(i) ما تریگر را از مرکز جعبه شبیه سازی تا انتها پخش کردیم. جعبه شبیه سازی یک شبکه 512 × 512 با شرایط مرزی دوره ای است. ما t را تعریف کردیم_ساعت as the time when the trigger reaches the end of the simulation box i.e. (_=256 imes sqrt/_) (ii) We propagated triggers from multiple spots, arranged in a hexagonal patte with a spacing Δ d . We set the size of the simulation box to fulfil n Δ d × (sqrt/2n>d) , where n is an integer, such that the arrangement of the trigger generation spots is also periodic. We set n such that n Δ d is close to 512 and get (_=sqrt>d/2_). در هر دو شبیه سازی، دما زیر T است_جهمه جا بعد از t = t_ساعت. بنابراین مطالعه ما با مطالعه شکل گیری الگو به دنبال مسیرهای دینامیکی مختلف در مراحل اولیه جداسازی فاز مطابقت دارد.

تشکیل الگو با یک ماشه

در ابتدا، نشان می دهیم که چه نوع الگوهایی در ابتدای جداسازی فاز برای (overline) و v مختلف شکل می گیرند._سه[شکل. 1 (الف)]. هر نقطه با یک شبیه سازی مستقل مطابقت دارد. هنگامی که فازها متقارن هستند یعنی ( overline ) = 0 ، یک الگوی دوتایی (مربع پر شده) هنگامی شکل می گیرد که 1 ≤ v_سه≤ 10. ما همچنین یک الگوی قطره تصادفی (RD) را مشاهده می کنیم ، که در آن ترتیب مکانی و اندازه قطرات تصادفی است ، در ( overline ) = 0. 1 با V_سه= 10 همانطور که در شکل 1 (b) نشان داده شده است. سفید در شکل 1 ( B-E) مربوط به ϕ = 1 ، فاز اکثریت است. سیاه مطابق با ϕ = −1 است. این شبیه به الگویی است که از زمان V برای خاموش کردن همگن دیده می شود_سهبسیار بزرگتر از سرعت مشخصه جداسازی فاز V است₀(= ξ / τ₀= 1). وقتی v_سه= 0. 5 ، کمی کندتر از V₀، این الگوی به شکل دایره های متمرکز (CC) می شود [شکل. 1 (ج)]. این الگوی موازی با جلوی ماشه است و با یافته های قبلی 24 سازگار است. علاوه بر این ، الگوی CC شبیه به الگویی است که توسط تجزیه اسپینودال به کارگردانی سطح 13 ، 14 القا می شود. همانطور که بعداً بحث می کنیم ، بین سیستم پخش شده ماشه و تجزیه اسپینودال سطح هدایت شده تفاوت های روشنی وجود دارد. ما همچنین می دانیم که یک الگوی دندریتیک (DP) برای V تشکیل شده است_سه ≤ 0.1 [Fig. 1(d)]. The DP patte corresponds to the RCS seen in the directional quenching system 23 . The triangle in Fig. 1(a) corresponds to a mixture of the CC patte and the DP patte [Fig. 1(e)]. The DP patte can also be observed when particles aggregate in response to a propagating trigger in a dense particulate system 30 . The transient pattes seen at the begiing of the phase separation are also given; the dashed lines in Fig. 1(a) are visual guides for the location of boundaries. Here, we see that the DP patte can be observed for 0 ≤ (overline) ≤ 0.3. Also note that the region where a CC patte is seen in the diagram becomes narrower with increasing (overline) . We find that the width of the circular ring containing the minority (black) phase in Fig. 1(c) becomes thier with increasing (overline) . When (overline)>0. 3 ، ما می دانیم که حلقه های دایره ای به دلیل بی ثباتی پرتوهای فلات ناپایدار هستند. بنابراین ، یک الگوی CC در این رژیم قابل مشاهده نیست.

ما در ادامه به بررسی تکامل زمان الگوهای در هنگام ( overline ) = 0. 1 می پردازیم. در طی فرآیند درشت ، دامنه های کوچک به گونه ای جذب می شوند که باعث کاهش انرژی سطحی می شوند. در الگوهای RD وقتی v_سه= 10 ، قطرات بزرگ با جذب قطرات کوچک همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است درشت می شوند. این تصاویر با زمان هایی مطابقت دارد که پس از خاموش شدن دما کل جعبه شبیه سازی را پوشانده است. ما با استفاده از یک تبدیل فوریه از تصویر نشان داده شده در شکل 3 (a) یک فاکتور ساختار (q) را بدست می آوریم. سپس می توانیم با استفاده از s (q) ، q موقعیت اوج را محاسبه کنیم_مگس، با استفاده از معادله (_ = int qs (q) dq/ int s (q) dq ). ما تکامل زمان Q را نشان می دهیم_مگسبعد از اینکه ماشه کل جعبه را در شکل 3 (b) پوشانده است ، و دریافت که اندازه مشخصه طبق قانون T 1/3 که مطابق با مطالعات قبلی 4 است ، رشد می کند.

در همین حال، دینامیک درشت شدن الگوی CC در شکل 2 (b1-b3) نشان داده شده است. فاز در هسته الگوی CC به طور مکرر بین سفید و سیاه تغییر می کند. تکامل زمانی ϕ در هسته الگوی CC در شکل 4(a) آورده شده است. دریافتیم که مقدار ϕ در هسته بین ϕ = 1 و ϕ = -1 در نوسان است. در اینجا، توجه می کنیم که مساحت هسته کوچکتر از ناحیه حلقه دایره ای همسایه است. بنابراین، دامنه در هسته با گذشت زمان کوچکتر می شود در حالی که حلقه دایره ای همسایه گسترده تر می شود. حلقه کنار هسته پس از ناپدید شدن هسته قبلی به هسته جدید تبدیل می شود. در همان زمان، تعداد حلقه های دایره ای یک کاهش می یابد. این رفتار به طور مکرر اتفاق می افتد تا زمانی که حلقه های دایره ای یک قطره شوند. شکل 4(ب) یک چرخه منفرد τ را نشان می دهد که در طول آن ϕ در هسته به عنوان تابعی از t - t تغییر می کند._ساعت. ما متوجه شدیم که τ به دنبال یک قانون توان افزایش می یابد، (t - t_ساعت) 0. 62. منشا این توان هنوز مشخص نشده است. ما همچنین تکامل زمانی q را نشان می دهیم_مگسبعد از t = t_ساعت، هنگامی که ماشه به انتهای جعبه شبیه سازی می رسد [شکل. 3 (ب)]. q_مگستقریباً زیر t - t ثابت است_ساعت= 2000 و سپس به دنبال کاهش می یابد (t - t_ساعت) -1/3.

با حرکت به سمت الگوی دندریتیک، متوجه می شویم که الگوی DP از طریق خودآرایی در طول زمان، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، درشت می شود. ما دوباره تکامل زمانی q را نشان می دهیم_مگسبه عنوان تابعی از t - t_ساعت[شکل. 3 (ب)]. q_مگستقریباً زیر t - t ثابت است_ساعت= 1500 و سپس به دنبال آن کاهش می یابد (t - t_ساعت) -1/3.

شکل گیری الگو با محرک های متعدد

ما همچنین شکل گیری الگو را با محرک های منتشر شده متعدد بررسی کردیم. محرک های انتشار به طور همزمان از نقاطی که در یک الگوی شش ضلعی چیده شده اند با فاصله Δ d شروع می شوند. شکل 5(a c) تکامل زمانی الگو را در (overline) = 0. 1، v نشان می دهد._سه= 0. 5 ، و Δ D = 80. در آغاز جداسازی فاز ، الگوی CC در هر نقطه ای تشکیل می شود که محرک ها شروع به انتشار می کنند ، همانطور که در شکل 5 (a) نشان داده شده است. ما می دانیم که ϕ در مرز الگوی CC همسایه با زمان تغییر نمی کند ، در حالی که در نوسان هسته [شکل 4 (a)] را ببینید. این نوسان از core در هسته همراه با کاهش تعداد حلقه ها رخ می دهد. الگوی CC به یک الگوی قطره شش ضلعی معمولی (RHD) درشت می رود [شکل. 5 (ب)]. اندازه قطرات به دلیل نویز حرارتی پس از تولید آرایه شش ضلعی ، به طور فزاینده ای توزیع می شود و سرانجام دوباره شروع به درشت می کند [شکل. 5 (ج)]. علاوه بر این ، در شکل 5 (d) ، ما تکامل زمان تعداد دامنه N و توزیع اندازه قطرات δ را نشان می دهیم. n در ابتدای جداسازی فاز به دلیل درشت حلقه های دایره ای کاهش می یابد. هنگامی که یک الگوی RHD شکل گرفت ، از T = 500 تا T = 15000 ثابت می ماند. پس از شروع الگوی RHD ، درشت دوباره ادامه می یابد و تعداد قطرات کاهش می یابد. در همین حال ، ما همچنین می یابیم که δ از t = 500 تا t = 8000 ثابت است. این بدان معنی است که توزیع اندازه قطرات کاملاً اندک است و بنابراین ترتیب RHD با گذشت زمان پایدار است. پس از T = 8000 ، توزیع اندازه قطرات به دلیل سر و صدای حرارتی دارای عرض است و δ به تدریج افزایش می یابد. اختلاف اندازه باعث درشت الگوهای RHD می شود. ما در اینجا تأکید می کنیم که الگوی شش ضلعی منظم برای مدت طولانی در این شبیه سازی قابل استفاده است.

علاوه بر این ، ما می دانیم که توزیع ad در الگوی RHD می تواند با تغییر Δ d کنترل شود. شکل 6 ( A-C) تکامل زمان الگوی را نشان می دهد که ( overline ) = 0. 1 ، v_سه= 0. 5 ، و Δ D = 60. ما یک الگوی معکوس را در مقایسه با آنچه در هنگام Δ D = 80 مشاهده می شود مشاهده می کنیم [شکل 5 ( A-C)] را ببینید. وابستگی Δ D الگوهای RHD را می توان در شکل 6 (d) مشاهده کرد ، جایی که Δ d /2 l با موج موج یافت شده از تناوب حلقه های دایره ای ، اندازه گیری شده از هسته تا مرز ، جایی که l است ، مطابقت دارد. طول زمین حلقه های دایره ای ، تقریباً 20 در این شبیه سازی. یک دایره پر شده با الگویی مطابقت دارد که قطرات فاز اکثریت (سیاه) در مرحله اقلیت (سفید) قرار دارند. یک دایره باز با برعکس مطابقت دارد ، جایی که قطرات مرحله اقلیت در مرحله اکثریت قرار می گیرند. ما می دانیم که این الگوی هنگام تغییر Δ D /2 L نوسان می کند. وقتی n<Δ d /2 L

سرانجام ، ما همچنین به شکل گیری الگوی دندریتیک با محرک های تکثیر متعدد نگاه می کنیم. شکل 7 تکامل زمان الگوی دندریتیک را نشان می دهد وقتی ( overline ) = 0. 1 ، v_سه= 0. 01 ، و Δ D = 60 برای t = (a) 3500 ، (b) 50000 و (c) 100000. در مرحله اول ، یک الگوی دندریتیک در هر هسته در t = 3500 شکل می گیرد. در مرحله بعد ، آنها با همسایه در تماس هستندالگوهای دندریتیک و مراحل به هم وصل می شوند. توسط T = 50000 ، سطح به دلیل انرژی سطح صاف شده است. ما توجه می کنیم که الگوی نفوذ یافته برای زمان شبیه سازی ما باقی مانده است ، در حالی که یک الگوی قطره تصادفی برای ( overline ) = 0. 1 با فرونشست همگن ، مشابه با شکل 1 (a) مشاهده می شود.

بحث

در اینجا ، ما در مورد تفاوت بین تشکیل الگوی مشاهده شده در سیستم انتشار ماشه و تجزیه اسپینودال با هدایت سطح بحث می کنیم. در مرحله اول ، تجزیه اسپینودال با هدایت سطح نیاز به یک مؤلفه دارد تا ترجیحاً به یک دیوار جذب شود ، در حالی که شکل گیری الگوی با انتشار ماشه می تواند مشاهده شود حتی اگر هر دو مؤلفه دارای خاصیت خیس کننده یکسان به دیوار باشند. علاوه بر این ، تکامل زمان محافل متمرکز نیز متفاوت است. محافل متمرکز بدون تغییر فاز در هسته در سطح تجزیه اسپینودال هدایت می شود. در همین حال ، با محرک های متعدد ، فاز در هسته دایره ها به طور مکرر تغییر می کند ، به ما امکان می دهد کنترل کنیم که کدام مرحله به شکل قطرات است [شکل 5 و 6 را ببینید].

ما همچنین توجه داشته باشیم که یک الگوی قطره ای منظم ممکن است دارای خصوصیات بدنی قابل توجه مانند پاسخ نوری ، پاسخ الکتریکی و غیره باشد. علاوه بر این ، با وجود ساختارهای دوتایی که با ترکیبات تقریباً متقارن همراه هستند ، ما نشان داده ایم که این امر حتی با ترکیب نامتقارن ، با چندین عامل تحریک کننده می تواند به دست آورد. پخش از طریق سیستم. یک الگوی دوتایی مستلزم نفوذ هر دو مؤلفه است و منجر به مجموعه خاص خود از خصوصیات فیزیکی منحصر به فرد می شود. بنابراین می توانیم امیدوار باشیم که نتایج شبیه سازی ما باعث ایجاد انگیزه بیشتر و درک فیزیک ساختار و شکل گیری الگوی شود.

خلاصه

به طور خلاصه، ما شبیه سازی های عددی را با محرک های منتشر شده انجام دادیم که جداسازی فاز را القا می کنند. ماشه اثرات کاهش دما را در سیستم های واقعی القا می کند. ما شکل گیری الگو را برای سرعت های مختلف انتشار ماشه و میانگین کسری مساحت بررسی می کنیم. ما یک الگوی قطره تصادفی، یک الگوی دایره متحدالمرکز و یک الگوی دندریتی پیدا می کنیم. در الگوی دایره متحدالمرکز، ϕ در هسته در طول فرآیند درشت شدن نوسان می کند، در حالی که ϕ در مرز یک الگوی دایره متحدالمرکز همسایه بدون تغییر است. سپس شکل گیری الگو را با محرک های منتشر شده متعدد بررسی کردیم. یک الگوی قطره شش ضلعی بلند مدت زمانی تشکیل می شود که ما محرک ها را از نقاطی که به صورت شش ضلعی مرتب شده اند منتشر می کنیم. علاوه بر این، متوجه شدیم که توزیع ϕ در فضا را می توان با تغییر فاصله آرایش شش ضلعی کنترل کرد. این شبیه سازی نه تنها روشی را نشان می دهد که در آن می توان الگوهای منظم با برد بلند را شکل داد، بلکه چگونه می توان توزیع ϕ فضایی سیستم جداشده از فاز را معکوس کرد. ما همچنین تشکیل یک الگوی نفوذی را هنگامی که (overline) = 0. 1 با محرک های انتشار کندتر نشان می دهیم. اگرچه مدل ما در ساخت حداقل است، نتایج مشابه ممکن است در سیستم های واقع گرایانه از طریق ابزارهای بسیار پیچیده تر رخ دهد. نتیجه می گیریم که شکل گیری الگو را می توان به طور قابل توجهی با تغییر آرایش محرک ها تحت تأثیر قرار داد، و معتقدیم که مطالعه ما ابزار مؤثری را نشان می دهد که از طریق آن می توان تشکیل الگو را در سیستم های جداکننده فاز کنترل کرد.

منابع

1. Cahn, J. W. & Hilliard, J. E. انرژی آزاد یک سیستم غیر یکنواخت. من. انرژی آزاد سطحیجی. شیمی. فیزیک28، 258-267 (1958). مقاله ADSCASGoogle Scholar
2. Oono, Y. & Puri, S. مدلسازی محاسباتی کارآمد ترتیب فازهای خاموش شده. فیزیککشیش لِت58، 836-839 (1987). ArticleADSCASPubMedGoogle Scholar
3. Puri، S. جداسازی فاز در یک خاموش کردن غیر بحرانی. فیزیکLett. A 134, 205-210 (1988). مقاله ADSCASGoogle Scholar
4. اونوکی، A. پویایی انتقال فاز (انتشارات دانشگاه کمبریج، 2002).
5. Tanaka, H. & Araki, T. روش شبیه سازی سوسپانسیون های کلوئیدی با برهمکنش های هیدرودینامیکی: دینامیک ذرات سیال. فیزیککشیش لِت85، 1338-1341 (2000). ArticleADSCASPubMedGoogle Scholar
6. Tanaka, H., Araki, T., Koyama, T. & Nishikawa, Y. جهانی بودن جداسازی فاز ویسکوالاستیک در ماده نرم. J. Phys. متراکم می شود. Matter 17, S3195 S3204 (2005). مقاله ADSCASGoogle Scholar
7. هملی، I. W. مقدمه ای بر ماده نرم: مواد خودآرایی مصنوعی و بیولوژیکی (جان وایلی و پسران، 2007).
8. Coor, M. T., Roy, S., Ezquerra, T. A. & Calleja, F. J. B. رسانایی جریان باند پهن کامپوزیت های هادی-پلیمر. فیزیکRev. B 57, 2286-2294 (1998). مقاله ADSCASGoogle Scholar
9. Ball, R. C. & Essery, R. L. H. تجزیه اسپینودال هدایت شده به سطح: مدل سازی و شبیه سازی عددی. J. Phys.: Condens. Matter 2, 10303 (1990). ADSGoogle Scholar
10. Berthier، L. جداسازی فاز در یک جریان برشی همگن: مورفولوژی، قوانین رشد، و پوسته پوسته شدن دینامیکی. فیزیکRev. E 63, 051503 (2001). مقاله ADSCASGoogle Scholar
11. Golovin, A. A., Nepomnyashchy, A. A., Davis, S. H. & Zaks, M. A. مدلهای همرفتی cahn-hilliard: از درشت شدن تا زبری. فیزیککشیش لِت86، 1550-1553 (2001). ArticleADSCASPubMedGoogle Scholar
12. Tanaka، H. جداسازی فاز ویسکوالاستیک. J. Phys. متراکم می شود. ماده 12، R207 R264 (2000). مقاله ADSCASGoogle Scholar
13. Puri، S. & Binder، K. تجزیه اسپینودال هدایت شده به سطح: پدیده شناسی و نتایج عددی. فیزیکRev. A 46, R4487 R4489 (1992). ArticleADSCASPubMedGoogle Scholar
14. Puri، S. & Frisch، H. L. تجزیه اسپینودال هدایت شده به سطح: مدل سازی و شبیه سازی عددی. مجله فیزیک: ماده متراکم 9، 2109 (1997). ADSCASGoogle Scholar
15. Kielho, L. & Muthukumar, M. جداسازی فازی لایه های ترکیبی پلیمری در نزدیکی سطوح طرح دار. جی. شیمی. فیزیک111، 2259-2269 (1999). مقاله ADSCASGoogle Scholar
16. Yan، L.-T.، Li، J.، Li، Y. و Xie، X.-M. مسیر جنبشی جداسازی فاز الگوی در فیلم های مخلوط پلیمری دوتاییMacromolecules 41, 3605-3612 (2008). مقاله ADSCASGoogle Scholar
17. کرخوف، آ.، ویت، وی و زیمرمن، دبلیو. ساختارهای دوره ای در مخلوط های دوتایی که توسط ذرات ژانوس اعمال می شوند. فیزیکRev. E 88, 040302(R) (2013). ArticleADSGoogle Scholar
18. Iwashita, Y. & Kimura, Y. فاز خوشه ای پایدار ذرات یانوس در دو بعدی. Soft Matter 9 , 10694 (2013). مقاله ADSCASGoogle Scholar
19. Tanaka, H. & Sigehuzi, T. تجزیه اسپینودال دوره ای در مخلوط سیال پلیمری دوتایی. فیزیککشیش لِت75، 874-877 (1995). ArticleADSCASPubMedGoogle Scholar
20. Henderson, I. C. & Clarke, N. جداسازی فاز دو مرحله ای در مخلوط های پلیمری. Macromolecules 37، 1952-1959 (2004). مقاله ADSCASGoogle Scholar
21. سینگ، A.، موکرجی، A.، Vermeulen، H. M.، Barkema، G. T. و پوری، S. کنترل تشکیل ساختار در سیستم های جداکننده فاز. جی. شیمی. فیزیک134 , 044910 (2011). ArticleADSPubMedGoogle Scholar
22. Jaiswal ، P. K. ، Puri ، S. & Binder ، K. جداسازی فاز در فیلم های نازک: تأثیر شیب دما. یوروفیزیککاهنده103 ، 66003 (2013). Articleadsgoogle Scholar
23. Furukawa ، H. جداسازی فاز با خاموش کردن جهت و انتقال مورفولوژیکی. Physica A 180 ، 128-155 (1992). ArticleadScasgoogle Scholar
24. Furukawa ، H. الگوهای متمرکز در تجزیه اسپینودال مزوسکوپی. J. Phys. SOC. J. 63 ، 3744-3750 (1994). ArticleadScasgoogle Scholar
25. Liu ، B. ، Zhang ، H. & Yang ، Y. تأثیر غنی سازی سطح بر انتقال مورفولوژیکی ناشی از خاموش کردن جهت برای مخلوط های باینری. J. Chem. فیزیک113 ، 719-727 (2000). ArticleadScasgoogle Scholar
26. Krekhov ، A. تشکیل ساختارهای منظم در فرآیند جداسازی فاز. فیزیکRev. E 79 ، 035302 (R) (2009). Articleadsgoogle Scholar
27. Hashimoto ، T. ، BodyComb ، J. ، Funaki ، Y. & Kimishima ، K. تأثیر گرادیان دما در جهت گیری میکرودومین کوپلیمرهای دیبولک که تحت انتقال اختلال نظم قرار دارند. ماکرومولکول های 32 ، 952-954 (1999). ArticleadScasgoogle Scholar
28. Okada ، M. ، Masunaga ، H. & Furukawa ، H. تشکیل الگوی متمرکز در طول جداسازی فاز ناشی از یک واکنش متقابل. ماکرومولکول های 33 ، 7238-7240 (2000). ArticleadScasgoogle Scholar
29. کوک ، H. E. Brownian حرکت در تجزیه اسپینودال. Acta Metall. 18 ، 297-306 (1970). ArticleCasgoogle Scholar
30. Oikawa ، N. & Kurita ، R. مکانیسم جدیدی برای تشکیل الگوی دندریتیک در سیستم های متراکم. علمیRep 6 ، 28960 (2016). ArticleadspubmedPubmed CentralGoogle Scholar

سپاسگزاریها

ما از T. Yanagishima برای بهبود این نسخه خطی تشکر می کنیم. R. K. توسط JSPS Kakenhi (16K13865 و 17H02945) پشتیبانی شد.

اطلاعات نویسنده

نویسندگان و وابستگی ها

1. گروه فیزیک ، دانشگاه متروپولیتن توکیو ، 1-1 Minamioosawa ، Hachiouji-shi ، توکیو ، 192-0397 ، ژاپن rei kurita

1. ري كوريتا

همچنین می توانید این نویسنده را در PubMed Google Scholar جستجو کنید

مشارکت

R. K. این پروژه را تصور کرد و شبیه سازی های عددی را انجام داد و نسخه خطی را نوشت.

نویسنده متناظر

اعلامیه های اخلاق

منافع رقابتی

مولف اعلام کرد که آنها هیچ علاقه ی رقابتی ندارند.

اطلاعات اضافی

یادداشت ناشر: طبیعت Springer با توجه به ادعاهای قضایی در نقشه های منتشر شده و وابستگی های نهادی ، بی طرف است.

حقوق و مجوزها

دسترسی آزاد این مقاله تحت مجوز بین المللی Creative Commons Attribution 4. 0 مجوز است ، که اجازه می دهد تا زمانی که اعتبار مناسبی را به نویسنده اصلی (ها) و منبع بدهید ، به استفاده ، اشتراک ، سازگاری ، توزیع و تولید مثل اجازه دهید. پیوندی به مجوز Creative Commons ارائه دهید و نشان دهید که آیا تغییرات ایجاد شده است. تصاویر یا سایر مطالب شخص ثالث در این مقاله در مجوز Creative Commons مقاله گنجانده شده است ، مگر اینکه در یک خط اعتباری به مطالب در غیر این صورت مشخص شود. اگر مطالب در مجوز Creative Commons در مقاله گنجانده نشده باشد و استفاده در نظر گرفته شده شما توسط مقررات قانونی مجاز نیست یا از استفاده مجاز فراتر می رود ، باید مستقیماً از مجوز از دارنده حق چاپ استفاده کنید. برای مشاهده نسخه ای از این مجوز ، به http://creativeecommons. org/licenses/by/4. 0/ مراجعه کنید.

در مورد این مقاله

این مقاله را ذکر کنید

Kurita ، R. کنترل تشکیل الگوی در طول جداسازی فاز که توسط یک ماشه تبلیغ شده آغاز می شود. SCI Rep 7 ، 6912 (2017). https://doi. org/10. 1038/S41598-017-07352-Z

• دریافت: 30 مارس 2017
• پذیرفته شده: 27 ژوئن 2017
• منتشر شده: 31 ژوئیه 2017
• doi: https://doi. org/10. 1038/S41598-017-07352-Z

این مقاله را به اشتراک بگذارید

هرکسی که لینک زیر را با آن به اشتراک بگذارید قادر به خواندن این محتوا خواهد بود:

لینک اشتراکی دریافت کنید

با عرض پوزش ، یک لینک قابل اشتراک در حال حاضر برای این مقاله در دسترس نیست.

کپی به کلیپ بورد

ارائه شده توسط SPRINGER NATURE SHAREDIT SICTIONATION CONTENT