La cinética y el mecanismo de la nucleación cristalina: influencia del potencial de interacción

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química Física
• Química computacional

Sus antecedentes:

• El control de las transiciones de líquido a sólido y las estructuras cristalinas es crucial para adaptar las propiedades de los materiales.
• Comprender el vínculo entre las interacciones intermoleculares y el comportamiento de cristalización en los sistemas coloidales sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Investigar cómo las modificaciones en las interacciones intermoleculares influyen en las vías de nucleación y la estructura cristalina en los sistemas coloidales.
• Para explorar el impacto de un potencial de Lennard-Jones más suave (7-6) en comparación con el potencial estándar 12-6 en la cristalización.

Principales métodos:

• Simulaciones de sistemas coloidales utilizando potenciales modificados de Lennard-Jones (12-6 y 7-6).
• Investigación en condiciones termodinámicas idénticas (superenfriamiento y presión) para una comparación directa.
• Análisis de las tasas de nucleación, las vías y las estructuras cristalinas resultantes (FCC, BCC).

Principales resultados:

• Las tasas de nucleación fueron comparables tanto para los potenciales 12-6 como 7-6 con el mismo súper enfriamiento y presión.
• El potencial 12-6 resultó predominantemente en estructuras cúbicas centradas en la cara (FCC).
• El ablandamiento del potencial (7-6) condujo a distintas vías de nucleación, favoreciendo tanto las estructuras cúbicas centradas en el cuerpo (BCC) como las FCC.

Conclusiones:

• La selección polimórfica se puede lograr modificando las interacciones intermoleculares sin alterar la cinética de la nucleación.
• Este hallazgo tiene implicaciones significativas para el diseño de estrategias para controlar el polimorfismo cristalino y los procesos de autoensamblaje.