Aller au contenu principal
Accès ouvert déclaré 2024 preprint

Thermodynamic Principles governing Supersaturation, Nucleus Seed Formation, and Crystallization

1Citations signalées, ce qui n’est pas une note de qualité
5Institutions déclarées
2Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us, kr. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Supersaturation and nucleus seed formation are universal processes that precede all phase transitions. Despite extensive research on nucleation, thermodynamic equations governing supersaturation, formation of nucleus seeds and their crystallization have long remained missing. Here, we present exact statistical thermodynamic formula for the saturation degree, the most-probable size distribution of mesoscopic nuclei, and their crystallization, introducing mesoscopic state defined by temperature, the total monomer concentration, and the largest cluster size (LCS). Our results show how supersaturation emerges for mesoscopic nuclei systems and the supersaturation degree decreases with the LCS. The size-distribution of nucleus seeds is either a unimodal or a monotonically decreasing function of size, depending on the system and temperature. For nucleus seeds with a unimodal size distribution, their most probable size increases with temperature. We discover a critical supersaturation condition under which nucleus seeds undergo a phase transition, characterized by an abrupt increase in the most probable size. We also investigated nonequilibrium dynamics of supersaturation, nucleus seed formation, and phase transition, accounting for the monomer-supply-rate effects. Nucleus seeds attain either nonequilibrium-steady-state (NESS) or transient-oscillatory-state (TOS) depending on the monomer-supply-rate, before undergoing phase transition. In both NESS and TOS, nuclei assume a quasi-equilibrium size distribution. During crystallization, the survival probability of nuclei in solution phase exhibits a power-law relaxation regardless of the monomer-supply-rate. This work can be extended to investigate diverse nucleation and phase transition phenomena prevalent across nature and industry.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Thermodynamic Principles governing Supersaturation, Nucleus Seed Formation, and Crystallization
Date Crossref
15/04/2024
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
posted-content

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Crystallization and Solubility Studies

BNTIC News n’est pas le producteur de ces données. Les publications sont interrogées à la demande dans Crossref, OpenAIRE, DOAJ, Europe PMC, HAL, DataCite, AfricArXiv, ROR et la Banque mondiale, sans clé d’accès. OpenAlex reste optionnel. Aucun service payant n’est nécessaire et aucune donnée externe n’est enregistrée en base. Consulter les sources et leurs limites.