四个全新动画,浓缩文章精华:非周期有序、自由能景观、纳米勺体/表面能分离、稳定凸包
五组不同方向的平面波在二维空间叠加,会形成具有五重对称、却永不平铺重复的干涉纹理。这是“有序而非周期”的一个可视化类比。
将形成能想象为地形:更低的谷底代表更稳定的相。动画中存在“晶体主谷”、“亚稳台阶”和“准晶体谷”。在合适条件下,小球同样会稳定落入“准晶体谷”。
我们在一个非周期但均匀的“原子平面”上随机舀取不同半径 R 的圆形区域,构造二维类比能量:E(R)=a·R² + b·R + 噪声。将 y=E/R 对 x=R 作图并线性回归,斜率≈a(体项),截距≈b(表面项)。
稳定相的能量点组成“凸包”的下边界。材料若落在凸包之上,会通过分解/相变降低能量;若落在凸包边界上,则是热力学稳定相。本图生成一组“已知稳定晶体”的点并实时求凸包,红点“准晶体”从高处下落,最终吸附到凸包边界。