2017/4/16
在北海道大學等超級計算機上再現均質成核過程
東京大學工學研究生院柴田康史副教授、京都工藝大學機械工學系高木智宏副教授、工學研究生院大野宗一副教授的研究團隊，北海道大學是一個大型分子動力學研究團隊，通過模擬方法再現純金屬過冷熔體的均相成核過程，發現在均相成核過程中會出現局部不均勻性。
成核是在液體凝固過程中出現不同的熱力學狀態，例如在液體中形成局部晶體的現象，在材料和半導體工業中受到重視。然而，在現實世界中，由於來自容器壁的雜質和成核，很難觀察到均勻成核。在跟踪所有原子的位置和速度的分子動力學模擬中，計算系統的時空尺度是有限制的，因為需要在液體和固體兩種狀態的時間尺度上模擬大量原子.
此次，研究團隊使用GPU獨有的分子動力學代碼，在GPU超級計算機“TSUBAME 2.5”上對512個GPU並行進行了分子動力學模擬。具體而言，將由超過 10 億個原子組成的純鐵熔體保持在過冷狀態，並觀察成核過程。
結果發現，在過冷熔體中表達的前核周圍的液體中，二十面體的局部結構增加，誘導了大量的衛星核。我們還發現，具有特定方位角關係且晶界能量較小的另一種晶粒從一些先前晶核的表面形成不均勻晶核，並且即使在均勻成核過程中也存在局部不均勻性。
據說這項研究的結果是通過在原子水平上再現現象的過程而獲得的，並為改進材料的實際過程提供了知識。
論文信息：【Nature Communications】從純金屬凝固的十億原子分子動力學模擬均相成核中的異質性
