MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017165194
■00520250211153147
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798384486305
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31631689
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.11
■1001  ▼aShen,  Bonan.
■24510▼aTransmorphic  Nucleation  of  Solids  in  Liquid  Thin  Films
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a131  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Im,  James  S.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2024.
■520    ▼aThis  dissertation  focuses  on  identifying  and  analyzing  the  mechanism  of  solid  nucleation  in  liquid  thin  films.  In  doing  so,  we  identify  and  describe  a  previously  unrecognized  mechanism  of  nucleation  in  condensed  systems  referred  to  as  transmorphic  nucleation.  This  cluster-shape-change-based  mechanism  is  revealed  as  a  general  heterogeneous  nucleation  mechanism  applicable  to  discontinuous  phase  transformations  occurring  in  continuous  or  pre-patterned  thin  films,  as  well  as  in  numerous  materials  systems  that  possess  morphologically  and  chemically  non-trivial  heterogeneous-nucleation-catalyzing  interfaces  (e.g.,  polycrystalline  materials,  embedded  nano-crystals,  and  materials  with  structured  interfaces).Identifying,  deciphering,  and  modeling  the  nature  and  details  associated  with  how  a  new  phase  can  nucleate  in  thin-film  materials  can  be  both  scientifically  meaningful  for  understanding  discontinuous  phase  transformations  in  general,  and  technologically  important  for  engineering  various  thin-film-based  and  nano-material-based  applications  and  devices  in  particular.  Classical  nucleation  theory  (CNT)  has  long  been  established  and  regarded  as  the  most  practicable  treatment  that  captures  the  thermodynamic  and  kinetic  essence  of  the  nucleation  phenomenon  in  condensed  systems  in  the  simplest  and  most  effective  manner.  Through  a  close  examination  of  the  theory,  we  identify  and  propose  morphological  equilibrium  hypothesis  (MEH)  as  an  essential  element  of  CNT.  Our  shape-transition-based  model  for  transmorphic  nucleation  in  thin  films  presented  in  this  thesis  illustrates  that  this  hypothesis  can  be  violated.  As  such,  the  CNT  formulation  is  lacking  in  capturing  the  occurrence  of  the  MEH-deviating  shape  evolution  of  the  clusters,  as  for  instance  encountered  during  the  process  of  transmorphic  nucleation.In  this  dissertation,  we  conceptually,  theoretically,  and  numerically  examine  and  analyze  the  kinetic  pathway  through  which  nucleation  of  solids  takes  place  in  encapsulated  liquid  thin  films.  This  example  was  selected  for  investigation  because  it  is  a  particularly  simple  system,  which  in  turn  permits  one  to  make  clear,  definitive,  and  general  conclusions.  A  new  nucleation  mechanism  of  transmorphic  nucleation  is  discovered  in  the  process.  This  mechanism  is  defined  generally  as  the  nucleation  mechanism  through  which  supercritical  clusters  are  generated  from  subcritical  clusters  during  an  irreversible  and  morphological-equilibrium-deviating  shape  evolution  initiated  when  the  fluctuating  embryos  encounter  a  local  growth-inducing  element  in  the  catalyzing  interface.  Both  thermodynamic  and  kinetic  analyses  in  accordance  with  our  transmorphic  nucleation  mechanism  are  carried  out  using  a  novel  adaptation  of  established  theoretical  formulations  and  numerical  modeling  methods.  The  kinetic  pathway  of  transmorphic  nucleation  is  described,  and  transmorphic  nucleation  temperature  window  is  thermodynamically  identified.  The  kinetic  aspect  of  transmorphic  nucleation  in  thin  films  is  uniquely  captured  by  keeping  track  of  two  coupled  population  distribution  profiles  of  equilibrium-morphology-adhering  cluster  shapes.Overall,  the  thesis  starts  with  critical  and  deconstructive  examination  of  CNT.  It  builds  on  our  theory  of  phase  initiation  and  evolution  in  condensed  systems,  i.e.,  Gibbs-Thomson  variation  (GTV)  and  Gibbs-Thomson  function  (GTF),  and  our  interpretation  of  CNT  to  investigate  steady-state  and  transient  transmorphic  nucleation  in  thin  films.  The  thesis  also  examines  and  analyzes  all  other  modes  of  shape-transition-affected  nucleation  in  thin  films  outside  the  transmorphic  nucleation  domain  to  provide  the  comprehensive  description  of  the  entire  map  of  nucleation  mechanisms  in  thin-film  systems.  As  far  as  the  implications  of  the  current  work  on  the  classical  theory  of  nucleation  is  concerned,  we  illustrate  how  the  phenomenon  of  transmorphic  nucleation  which  violates  MEH  that  forms  the  basis  of  CNT,  reveals  this  previously  unrecognized  limitation  of  the  current  formulation  of  the  classical  theory  of  nucleation.  The  results  presented  in  this  dissertation  further  show  that  the  GTV-based  approach,  which  we  identify  as  the  foundation  upon  which  CNT  is  formulated,  can  address  the  MEH-violating  shape  evolution  of  subcritical  to  supercritical  clusters.  
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aNuclear  engineering
■650  4▼aNanoscience
■650  4▼aMorphology
■653    ▼aNucleation
■653    ▼aPhase  transformations
■653    ▼aThin  films
■653    ▼aSolid  nucleation
■653    ▼aClassical  nucleation  theory
■690    ▼a0794
■690    ▼a0565
■690    ▼a0552
■690    ▼a0287
■71020▼aColumbia  University▼bMaterials  Science  and  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17165194▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서