重力下における剛体球系結晶中の積層欠陥の振舞とコロイドエピタキシー

剛体球模型を用いた,コロイド結晶中の欠陥消失の研究について解説を行う.周期境界からの応力によりfcc(001)積層した場合に,ショックレーの部分転位のグライドによる機構を介して,原子空孔型の積層欠陥が短縮することを,モンテカルロ(MC)シミュレーションによって観察した.弾性論計算によって,ショックレーの分転転位による弾性場も重力の効果のいずれもが,積層欠陥を短縮させるような駆動力を生じることを示した.シミュレーションボックスからの応力によるfcc(001)積層という人工性を解決するために,正方格子パターンを有した底面への剛体球結晶の成長のMCシミュレーションを行い,コロイドエピタキシーのデモンストレーションと,その場合に,平面基板の場合と較べて,より小さな重力で欠陥の消失が起きることを示した.

A review is given on the studies of the defect disappearance mechanism in colloidal crystals using a hard-sphere (HS) model. In the case of the fcc (001) stacking, which occurs by the stress from the small periodic-boundary simulation box, a glide mechanism of the Shockley partial dislocation for the disappearance of intrinsic stacking fault has been observed in Monte Carlo (MC) simulations. Driving forces for shrinking of an intrinsic stacking fault caused by the elastic field from the Shockley partial and due to the gravity have been calculated. To rule out the artifact that driving force for the fee (001) stacking is the stress from the small simulation box, MC simulations of the growth of HSs on the a square pattern have been performed. The gravity at which the defect disappearance occurs has been found to be smaller than that for the flat bottom wall case.