Dynamics of non-equilibrium morphologies  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
37323
Type K
Principal investigator Gránásy, László
Title in Hungarian Nem-egyensúlyi morfológiák dinamikája
Title in English Dynamics of non-equilibrium morphologies
Panel Physics 1
Department or equivalent Experimental Solid State Physics Dept. (Research Institute for Solid State Physics and Optics Hung. Acad. Sci.)
Participants Börzsönyi, Tamás
Iglói, Ferenc
Pusztai, Tamás
Starting date 2002-01-01
Closing date 2006-12-31
Funding (in million HUF) 11.200
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Elméleti módszereket és számítógépes szimulációkat használtunk az elsőrendű fázisátalakulásokhoz kapcsolódó morfológiák képződési dinamikájának vizsgálatára. Ennek keretében sűrűség funkcionál- és fázismező modelleket dolgoztunk ki a túlhűtött egy- és többkomponensű folyadékokban, ill. oxidüvegekben történő homogén nukleáció leírására. A modellparaméterek rögzítése atomisztikus szimulációkból ill. kísérletekből származó felületi jellemzők segítségével történt. A nukleációs gát magasságára vonatkozó paraméter-mentes jóslataink jól egyeznek az atomisztikus szimulációkból ill. kísérletekből származó eredményekkel. Fázismező elméletet dolgoztunk ki az egyensúlytól távoli, binér polikristályos megszilárdulás modellezésére két- és három dimenzióban. Ennek segítségével olyan komplex, a csíraképződés és növekedés kölcsönhatásával kialakuló morfológiák képződését írtunk le elsőként, mint a rendezetlen dendrites, szferolitos, és kristálykéve alakzatoké. Alacsony dimenziós, különböző kémiai összetevőket tartalmazó rendszereket vizsgáltunk, ahol a részecskék diffúziós mozgást végeznek és közöttük kémiai reakciók jöhetnek létre (reakció-diffúzió modellek). A rendszerben lezajló nem-egyensúlyi fázisátalakulást a mintába befagyott rendezetlenség jelenlétében tanulmányoztuk renormálási csoport módszerrel és numerikus szimulációval. Megállapítottuk, hogy kellően erős rendezetlenség mellett az átalakulás egy ún. végtelenül rendezetlen fix-ponttal írható le.
Results in English
We applied theoretical methods and computer simulations to investigate morphologies forming during first order transformations and their dynamics. Along these lines, density functional and phase field models have been developed for describing homogeneous crystal nucleation in undercooled one- and two component liquids, and oxide glasses. The model parameters have been fixed using interfacial properties from atomistic simulations or experiment. Our parameter free predictions for the height of the nucleation barrier are in a good agreement with results from atomistic simulations or experiment. We have worked out a phase field theory for modeling polycrystalline solidification in binary alloys far-from-equilibrium in two and three dimensions. Using this approach, we were able to describe the formation of complex morphologies appearing via interacting nucleation and growth, such as the disordered dendritic, spherulitic, and crystal sheaf structures. We have studied multi-component low dimensional systems in which the particles show diffusive motion and chemical reactions take place between them (reaction-diffusion problems). In the presence of quenched disorder we have investigated the properties of non-equilibrium phase transitions by renormalization group method and by numerical simulations. We have shown that for strong enough disorder the transition is controlled by a so called infinite disorder fixed point.
Full text http://real.mtak.hu/163/
Decision
Yes





 

List of publications

  
L. Gránásy, T. Pusztai, P.F. James: Interfacial properties deduced from nucleation experiments: A Cahn-Hilliard analysis, J. Chem. Phys. 117, 6157-6168, 2002
J-Ch. Anglés d\'Auriac, F. Iglói, M. Preissmann, A. Sebő: Optimal cooperation and submodularity for computing Potts\' partition functions with a large number of states, J. Phys. A 35, 6973-6983, 2002
L. Gránásy, T. Pusztai: Diffuse interface analysis of crystal nucleation in hard-sphere liquid, J. Chem. Phys. 117,11121-11124, 2002
L. Gránásy, T. Pusztai, P.F. James: A critical assessment of the classical kinetic approach to nucleation and growth, Phys. Chem. Glasses 43C, 270-280, 2002
L. Gránásy, T. Börzsönyi, T. Pusztai: Nucleation and bulk crystallization in binary phase field theory, Phys. Rev. Lett. 88, 206105-1-4, 2002
L. Gránásy, T. Börzsönyi, T. Pusztai: Crystal nucleation and growth in binary phase-field theory, J. Cryst. Growth 237-239, 1813-1817, 2002
L. Gránásy, T. Pusztai, J. A. Warren, J. F. Douglas, T. Börzsönyi, V. Ferreiro: Growth of \'dizzy dendrites\' in a random field of foreign particles, Nature Materials 2, 92-96, 2003
F. Iglói, L. Turban: First- and second-order phase transitions in scale-free networks, Phys. Rev. E 66, 036140,1-4, 2002
R. Juhász, F. Iglói: Percolation in random environment, Phys. Rev. E 66, 056113,1-7, 2002
L. Gránásy, T. Pusztai, G. Tóth, Z. Jurek, M. Conti, B. Kvamme: Phase field theory of crystal nucleation in hard sphere liquid, J. Chem. Phys. 119,10376-10382, 2003
Gránásy L., Pusztai T., Börzsönyi T.: Kristályvirágok a számítógépben, Természet Világa 142, 557-560, 2003
J. Hooyberghs, F. Iglói and C. Vanderzande: Infinite randomness fixed pointdescription of absorbing state phase transitions with quenched disorder, Phys. Rev. Lett. 90, 100601-1-4, 2003
Y-C. Lin, R. Melin, H. Rieger, F. Iglói: Low-energy fixed points of random Heisenberg models, Phys. Rev. B 68, 024424-1-10, 2003
J-Ch. Anglés d`Auriac, F. Iglói: Phase transition in the 2d random Potts model in the large-q limit, Phys. Rev. Lett. 90, 190601-1-4, 2003
L. Gránásy, T. Börzsönyi, T. Pusztai: Phase field theory of nucleation and growth in binary alloys, Interface and Transport Dynamics, Computational Modelling, edited by H. Emmerich, B. Nestler., and M. Schreckenberg, Lecture Notes in Computational Science and Engineerin, 2003
D. Lewis, T. Pusztai, L. Gránásy, J. Warren, W. Boettinger: Phase field models for eutectic solidification, J. Mater. Metal. Miner. 56, 34-39, 2004
L. Gránásy, T. Pusztai, T. Börzsönyi, J.A. Warren, B. Kvamme, P.F. James: Nucleation and polycrystalline solidification in a binary phase field theory, Phys. Chem. Glasses 45, 107-115, 2004
B. Kvamme, A. Graue, E. Aspenes, T. Kuznetsova, L. Gránásy, G. Tóth, T. Pusztai: Kinetics of solid hydrate formation by carbon dioxide: Phase field theory of hydrate nucleation and magnetic resonance imaging, Phys. Chem. Chem. Phys. 6, 2327-2334, 2004
L. Gránásy, T. Pusztai, J. A. Warren: Modelling polycrystalline solidification using phase field theory, J. Phys.: Condens. Matter. 16, R1205-R1235, 2004
L. Gránásy, T. Pusztai, T. Börzsönyi, J. A. Warren, J. F. Douglas: A general mechanism of polycrystalline growth, Nature Materials 3, 645-650, 2004
D. T. Wu, L. Gránásy, F. Spaepen: Nucleation and the solid-liquid interfacial free energy, Mater. Res. Soc. Bulletin 29, 945-950, 2004
J. A. Warren, L. Gránásy, T. Pusztai, T. Börzsönyi, G. Tegze, J. F. Douglas: The influence of foreign particles in the formation of polycrystalline solidification patterns, Solidification Processes and Microstructures: A Symposium in Honor of Prof. W. Kurz, M. Rappaz, eds. C. Beckermann, and R. Trivedi, TMS Publications, pp. 379-385, 2004
L. Gránásy, T. Pusztai, G. Tegze, T. Kuznetsova, B. Kvamme: Towards a full dynamic model of CO2 hydrate formation in aqueous solutions: Phase field theory of nucleation and growth, Advances in the Study of Gas Hydrates, eds. C.E. Taylor, J.T. Kwan (Springer, Berlin), Chapter 1, 2004
M. Pleimling, F. Iglói: Out-of-equilibrium dynamics at surfaces: Cluster dissolution and non-algebraic correlations, Phys. Rev. Lett. 92, 145701-1-4, 2004
E. Carlon, P. Lajkó, H. Rieger, F. Iglói: Disorder induced phases in higher spin antiferromagnetic Heisenberg chains, Phys. Rev. B 69, 144416, 2004
M.-T. Mercaldo, J-Ch. Anglés d\'Auriac, and F. Iglói: Disorder induced rounding of the phase transition in the large q-state Potts model, Phys. Rev. E 69, 056112, 2004
J. Hooyberghs, F. Iglói, C. Vanderzande: Absorbing state phase transitions with quenched disorder, Phys. Rev. E 69, 066140, 2004
Y.-C. Lin, H. Rieger and F. Iglói: Antiferromagnetic spin chains with bond alternation and quenched disorder, J. Phys. Soc. Jpn. 73, 1602, 2004
M. Pleimling, F. Á. Bagaméry, L. Turban, F. Iglói: Logarithmic corrections in the two-dimensional Ising model in a random surface field, J. Phys. A 37, 8001-8009, 2004
L. Gránásy, T. Pusztai, G. Tegze, J. A. Warren, J. F. Douglas: On the growth and form of spherulites, Phys. Rev. E 72, 011605-1-15, 2005
L. Gránásy, T. Pusztai, G. I. Tóth, G. Tegze, J. A. Warren, J. F. Douglas: Nucleation and polycrystalline growth in a phase field theory, Mater. Res. Soc. Symp. Vol. 859E, JJ4.5.1-12 "MRS Tropy Award", 2005
L. Gránásy, T. Pusztai, G. I. Tóth, G. Tegze, J. A. Warren, J. F. Douglas: Polycrystalline patterns in far-from-equilibrium freezing: A phase field study, Philos. Mag. 86, 3757-3778, 2006
G. Tegze, T. Pusztai, L. Gránásy, A. Svandal, T. Buanes, T. Kuznetsova, B. Kvamme: Multi-scale approach to CO2-hyrate formation in aqueous solution: Phase field theory and molecular dynamics. Nucleation and growth, J. Chem. Phys. 124, 234710-1-12, 2006
T. Pusztai, G. Bortel, L. Gránásy: Phase field theory of polycrystalline solidification in three dimensions, Europhys. Lett. 71, 131-137, 2005
G. Tegze, T. Pusztai, L. Gránásy: Phase field simulation of liquid phase separation with fluid flow, Mater. Sci. Eng. A 413-414, 418-422, 2005
L. Gránásy, T. Pusztai, T. Börzsönyi: Phase field theory of nucleation and polycrystalline pattern formation, Handbook of Theoretical and Computational Nanotechnology, eds M. Rieth and W. Schommers, American Sci. Publ., vol. 9, pp. 525-572, 2006
T. Pusztai, G. Bortel, L. Gránásy: Phase field modeling of polycrystalline freezing, Mater. Sci. Eng. A 413-414,412-417, 2005
R. Juhász, L. Santen, F. Iglói: Partially asymmetric exclusion models with quenched disorder, Phys. Rev. Lett. 94, 010601, 2005
L. Gránásy, T. Pusztai, T. Börzsönyi, G. Tóth, G. Tegze, J. A. Warren, J. F. Douglas: Nucleation and polycrystalline growth in a phase field theory: A review, J. Mater. Res. 21, 309-319 ''Outstanding Meeting Paper - Review Article'', 2006
M. Pleimling, F. Iglói: Nonequilibrium critical dynamics in inhomogeneous systems, Phys. Rev. B 71, 094424, 2005
M. T. Mercaldo, J-Ch. Angles d'Auriac, F. Iglói: Disorder driven phase transitions of large qüstate Potts model in 3d, Europhys. Lett. 70, 733, 2005
F. Iglói, C. Monthus: Strong disorder RG approach of random systems, Phys. Rep. 412, 277-431, 2005
R. Mélin, B. Doucot, F. Iglói: Strong disorder renormalization group on fractal lattices: Heisenberg models and magnetoresistive effects in tight binding models, Phys. Rev. B 72, 024205, 2005
F. Á. Bagaméry, L. Turban, F. Iglói: Two-dimensional Ising model with self-dual biaxially correlated disorder, Phys. Rev. B 72, 094202, 2005
R. Juhász, L. Santen, F. Iglói: The partially asymmetric zero range process with quenched disorder, Phys. Rev. E 72, 046129, 2005
M. Karsai, R. Juhász, F. Iglói: Nonequilibrium phase transitions and finite scaling in weighted scale-free networks, Phys. Rev. E 73, 036116, 2006
L. Környei, M. Pleimling, F. Iglói: Reentrance during nonequilibrium relaxation, Europhys. Lett. 73, 197, 2006
M. T. Mercaldo, J-Ch. Angles d'Auriac, F. Iglói: Critical and tricritical singularities of the three-dimensional random-bond Potts model for large q, Phys. Rev. E 73, 026126, 2006



Back »