Groupe de Physique des Matériaux - UMR CNRS 6634

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Modélisation des transitions de phase en champ de phase cristallin

par LABGPM - publié le , mis à jour le

M. Certain, R. Patte, H. Zapolsky

Collaborations : Laboratoire de Mathématiques et Applications UMR 6086 de l’Université de Poitiers, KTH Stokholm, Suède.

Les plupart des simulations à l’échelle microscopique sont effectuées sur un réseau rigide. Ces modélisations se limitent à la description des phénomènes physiques liés aux transitions de phases isostructurales. Ce type de transition ne représente seulement qu’une petite partie des transitions de phase. Depuis six ans, une nouvelle approche « atomic density function » (ADF), proposée par Elder et Khachaturyan, est apparue comme un nouveau défi dans la description des transitions de phases avec brisure de symétrie. Depuis, cette méthode commence à faire ses preuves dans la description du mouvement des dislocations, dans les transitions martensitiques et dans la transition liquide amorphe. Dans le formalisme d’ADF le système est décrit par une densité atomique ρ. L’évolution temporelle de cette variable est simplement proportionnelle aupotentiel thermodynamique.
Dans le cadre de la thèse de M. Certain nous avons commencé à développer un code basé sur la méthode ADF. Le choix du potentiel thermodynamique et certains problèmes numériques nous ont conduit à prendre les contacts avec le Laboratoire de Mathématiques et Applications UMR 6086 de l’Université de Poitiers et le Pr. A. Ruban de KTH (Stockholm, Suède).
Cette approche ouvre la possibilité de modéliser une large gamme de transitions de phases étudiées expérimentalement à la sonde atomique.
Actuellement, notre groupe est le seul dans la communauté scientifique internationale a avoir réussi à modéliser la solidification d’un cristal avec la symétrie fcc. La figure 3 représente la croissance d’un germe fcc dans l’état liquide.


Croissance d’un germe fcc à partir de l’état liquide. Modélisation en champ de phase cristallin.

Figure 3. Croissance d’un germe fcc à partir de l’état liquide. Modélisation en champ de phase cristallin. Chaque sphère représente un atome.