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Machine learning interatomic potentials for aluminium: application to solidification phenomena

Jakse, Noel und Sandberg, Johannes und Granz, Leon Frederik und Saliou, Anthony und Jarry, Philippe und Devijver, Emilie und Voigtmann, Thomas und Horbach, Jürgen und Meyer, Andreas (2022) Machine learning interatomic potentials for aluminium: application to solidification phenomena. Journal of Physics - Condensed Matter, 35 (3), 035402. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1361-648X/ac9d7d. ISSN 0953-8984.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1088/1361-648X/ac9d7d

Kurzfassung

In studying solidification process by simulations on the atomic scale, the modeling of crystal nucleation or amorphization requires the construction of interatomic interactions that are able to reproduce the properties of both the solid and the liquid states. Taking into account rare nucleation events or structural relaxation under deep undercooling conditions requires much larger length scales and longer time scales than those achievable by ab initio molecular dynamics (AIMD). This problem is addressed by means of classical molecular dynamics simulations using a well established high dimensional neural network potential trained on a set of configurations generated by AIMD relevant for solidification phenomena. Our dataset contains various crystalline structures and liquid states at different pressures, including their time fluctuations in a wide range of temperatures. Applied to elemental aluminium, the resulting potential is shown to be efficient to reproduce the basic structural, dynamics and thermodynamic quantities in the liquid and undercooled states. Early stages of crystallization are further investigated on a much larger scale with one million atoms, allowing us to unravel features of the homogeneous nucleation mechanisms in the fcc phase at ambient pressure as well as in the bcc phase at high pressure with unprecedented accuracy close to the ab initio one. In both cases, a single step nucleation process is observed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191898/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Machine learning interatomic potentials for aluminium: application to solidification phenomena
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jakse, NoelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sandberg, JohannesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Granz, Leon FrederikLeon.Granz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7096-0419NICHT SPEZIFIZIERT
Saliou, AnthonyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jarry, PhilippeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Devijver, EmilieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Voigtmann, ThomasThomas.Voigtmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1261-9295NICHT SPEZIFIZIERT
Horbach, JürgenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, AndreasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 November 2022
Erschienen in:Journal of Physics - Condensed Matter
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:35
DOI:10.1088/1361-648X/ac9d7d
Seitenbereich:035402
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:0953-8984
Status:veröffentlicht
Stichwörter:potentials, aluminiums, machine learning, molecular dynamics, homogeneous nucleation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Granz, Leon Frederik
Hinterlegt am:19 Dez 2022 07:36
Letzte Änderung:24 Apr 2023 06:35

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