구동 나노결정계의 상과 미세구조 안정성 모델

초록

본 논문은 열확산과 외부에서 가해지는 탄도 충돌을 동시에 고려한 위상장결정(Phase‑Field‑Crystal) 모델을 제시한다. Enrique와 Bellon의 탄도 혼합 이론을 원자 수준의 PFC 형식에 통합함으로써, 탄성·소성 효과를 포함한 미세구조와 조성 변화의 동역학을 기술한다. 모델을 이용해 외부 구동 하에서 나노결정 입자의 입계 성장 거동을 분석하고, 탄도 구동이 입계 이동과 입자 성장에 미치는 영향을 규명한다.

상세 분석

이 연구는 기존 PFC 모델에 외부 구동을 나타내는 탄도 항을 추가함으로써, 열에 의한 확산과 비열적 탄도 혼합 사이의 경쟁 메커니즘을 정량적으로 기술한다. 기본 PFC 자유에너지 함수는 밀도 진동을 통해 격자 구조를 자연스럽게 재현하는데, 여기서 탄도 항은 Enrique‑Bellon 모델에서 도입된 “ballistic mixing coefficient” (M)와 “ballistic range” (R)를 이용해 비국소적인 재배열을 구현한다. 구체적으로, 탄도 항은 (\int d\mathbf{r}’,G(|\mathbf{r}-\mathbf{r}’|)