Comptes Rendus
no. 9-10
Nucleation of crystals from their liquid phase
[Nucléation des cristaux à partir de leur phase liquide]
Sébastien Balibar1  ; Frédéric Caupin1
1 Laboratoire de Physique Statistique de l'Ecole Normale Supérieure associé aux Universités Paris 6 et Paris 7 et au CNRS, 24, rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05, France
Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 9-10, pp. 988-999.

Un liquide peut être surfondu en-dessous de la température d'équilibre Tm avec sa phase solide ou comprimé au-dessus de la pression d'équilibre Pm correspondante. De nombreux auteurs relient le degré de surfusion (ou de surpression) maximal d'un liquide à une valeur de la tension interfaciale liquide–solide en utilisant la théorie standard de la nucléation. Le but principal de cette revue est d'examiner dans quelle mesure cette relation est justifiée. Nous passons en revue différents arguments généraux et considérons principalement deux exemples : l'hélium liquide qui est pur et simple donc un système modèle, et l'eau qui est un liquide complexe mais omniprésent.

Liquids can be supercooled below their melting temperature Tm or pressurized above their melting pressure Pm. Many authors relate the maximum degree of supercooling—or overpressurization—to a value of the liquid–solid interfacial tension by using the standard theory of nucleation. The main goal of this review is to examine whether this relation is justified or not. We consider general arguments and two main examples: liquid helium which is simple and pure, consequently a model system, and liquid water which is complex but ubiquitous.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crhy.2006.10.024
Mots clés : Nucleation, Metastability, Crystals, Liquid
Sébastien Balibar 1 ; Frédéric Caupin 1

1 Laboratoire de Physique Statistique de l'Ecole Normale Supérieure associé aux Universités Paris 6 et Paris 7 et au CNRS, 24, rue Lhomond, 75231 Paris cedex 05, France 
@article{CRPHYS_2006__7_9-10_988_0,
     author = {S\'ebastien Balibar and Fr\'ed\'eric Caupin},
     title = {Nucleation of crystals from their liquid phase},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {988--999},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {7},
     number = {9-10},
     year = {2006},
     doi = {10.1016/j.crhy.2006.10.024},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Sébastien Balibar
AU  - Frédéric Caupin
TI  - Nucleation of crystals from their liquid phase
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2006
SP  - 988
EP  - 999
VL  - 7
IS  - 9-10
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crhy.2006.10.024
LA  - en
ID  - CRPHYS_2006__7_9-10_988_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Sébastien Balibar
%A Frédéric Caupin
%T Nucleation of crystals from their liquid phase
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2006
%P 988-999
%V 7
%N 9-10
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crhy.2006.10.024
%G en
%F CRPHYS_2006__7_9-10_988_0
Sébastien Balibar; Frédéric Caupin. Nucleation of crystals from their liquid phase. Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 9-10, pp. 988-999. doi : 10.1016/j.crhy.2006.10.024. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2006.10.024/

[1] R. Ishiguro; F. Caupin; S. Balibar Europhys. Lett., 75 (2006), p. 91

[2] B.M. Cwilong Proc. Roy. Soc. A, 190 (1947), p. 137

[3] E.M. Fournier d'Albe Quart. J. R. Meteorolog. Soc., 75 (1949), p. 323

[4] P. Taborek Phys. Rev. B, 32 (1985), p. 5902

[5] H.J. Maris, C. R. Physique, this issue, | DOI

[6] L. Landau, I.M. Lifshitz, Statistical Mechanics, p. 533 (Chapter 162)

[7] D.T. Wu; L. Granasy; F. Spaepen MRS Bulletin ( December 2004 ), p. 945

[8] F. Caupin, E. Herbert, C. R. Physique, this issue, | DOI

[9] D. Oxtoby J. Phys.: Condens. Matter, 4 (1992), p. 7627

[10] D. Turnbull; J.C. Fisher J. Chem. Phys., 17 (1948), p. 71

[11] P. Kabath; P. Stökel; A. Lindinger; H. Baumgärtel J. Molecular Liquids, 125 (2006), p. 204

[12] H.J. Maris; G. Seidel; T.E. Huber J. Low Temp. Phys., 51 (1983), p. 471

[13] G. Seidel; H.J. Maris; F.I.B. Williams; J.G. Cardon Phys. Rev. Lett., 56 (1986), p. 2380

[14] I.M. Lifshitz; Yu. Kagan Sov. Phys. JETP, 62 (1972), p. 385

[15] H. Kramers Physica (Utrecht), 7 (1940), p. 284

[16] H. Grabert; P. Olshowski; U. Weiss Phys. Rev. B, 36 (1987), p. 1931

[17] E. Varoquaux, this issue

[18] K.F. Kelton; G.W. Lee; A.K. Gangopadhyay; R.W. Hyers; T.J. Rathz; J.R. Rogers; M.B. Robinson; D.S. Robinson Phys. Rev. Lett., 90 (2003), p. 195504

[19] F. Caupin; S. Balibar Phys. Rev. B, 64 (2001) (064507)

[20] S. Balibar J. Low Temp. Phys., 129 (2002), p. 363

[21] R.J. Speedy J. Phys. Chem., 86 (1982), p. 982

[22] L. Bosio; C.G. Windsor Phys. Rev. Lett., 35 (1975), p. 1652

[23] T.V. Ramakrishnan; M. Yussouff Phys. Rev. B, 19 (1979), p. 2775

[24] P. Harrowell; D.W. Oxtoby J. Chem. Phys., 80 (1984), p. 1639

[25] D.W. Oxtoby Session LI, 1989, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam (1991), p. 147

[26] W.H. Shih; Z.Q. Wang; X.C. Zeng; D. Stroud Phys. Rev. A, 35 (1987), p. 2611

[27] L. Granasy; T. Pusztai; P.F. James J. Chem. Phys., 117 (2002), p. 6157

[28] P.R. Harrowell; D.W. Oxtoby J. Chem. Phys., 86 (1987), p. 2932

[29] J.F. Lutsko Phys. Rev. E, 74 (2006) (021603)

[30] S. Balibar; H. Alles; A.Ya. Parshin Rev. Mod. Phys., 77 (2005), p. 317

[31] P.G. Debenedetti J. Phys.: Condens. Matter, 15 (2003), p. R1669-R1726

[32] S.C. Mossop Proc. Phys. Cos., 68 (1955), p. 193

[33] S.C. Hardy Phil. Mag., 35 (1977), p. 471

[34] A. Skapski; R. Billups; J. Rooney J. Chem. Phys., 26 (1957)

[35] W.B. Hillig J. Cryst. Growth, 183 (1998), p. 463

[36] A.W. Rempel; J.S. Wettlaufer Rev. Mod. Phys., 78 (2006), p. 695

[37] P.H. Polle; F. Sciortino; U. Essmann; H.E. Stanley Nature (London), 360 (1992), p. 324

[38] E. Herbert; S. Balibar; F. Caupin Phys. Rev. E, 74 (2006), p. 041603

[39] H.J. Maris J. Low Temp. Phys., 94 (1994), p. 125

[40] H.J. Maris J. Low Temp. Phys., 98 (1995), p. 403

[41] M. Guilleumas; M. Pi; M. Barranco; J. Navarro; M.A. Solis Phys. Rev. B, 47 (1993), p. 9116

[42] J. Boronat; J. Casulleras; J. Navarro Phys. Rev. B, 50 (1994), p. 3427

[43] F. Werner; G. Beaume; A. Hobeika; S. Nascimbene; C. Herrmann; F. Caupin; S. Balibar J. Low Temp. Phys., 136 (2004), p. 93

[44] J.A. Nissen; E. Bodegom; L.C. Brodie; J.S. Semura Phys. Rev. B, 40 (1989), p. 6617

[45] S.C. Hall; J. Classen; C.K. Su; H.J. Maris J. Low Temp. Phys., 101 (1995), p. 793

[46] M.S. Pettersen; S. Balibar; H.J. Maris Phys. Rev. B, 49 (1994), p. 12062

[47] S. Balibar; B. Castaing; C. Laroche J. Physique Lettres (Paris), 41 (1980), p. 283

[48] Y. Sasaki; T. Mizusaki J. Low Temp. Phys., 110 (1998), p. 491

[49] J.P. Ruutu; P.J. Hakonen; J.S. Penttila; A.V. Babkin; J.P. Saramaki; E.B. Sonin Phys. Rev. Lett., 77 (1994), p. 2514

[50] S. Balibar; Y. Sasaki; T. Mizusaki J. Low Temp. Phys., 120 (2000), p. 293

[51] X. Chavanne; S. Balibar; F. Caupin; X. Chavanne; S. Balibar; F. Caupin J. Low Temp. Phys., 86 (2001), p. 5506

[52] M. Guilleumas; M. Barranco; D.M. Jezek; R.J. Lombard; M. Pi Phys. Rev. B, 54 (1996), p. 16135

[53] H.J. Maris; F. Caupin J. Low Temp. Phys., 131 (2003), p. 145

[54] R.P. Feynman (C.G. Gorter, ed.), Prog. Low Temp. Phys., vol. 1, North-Holland, Amsterdam, 1955

[55] F. Dalfovo; A. Lastri; L. Pricaupenko; S. Stringari; J. Treiner Phys. Rev. B, 52 (1995), p. 1193

[56] F. Caupin; D.O. Edwards; H.J. Maris Physica B, 329–333 (2003), p. 185

[57] T. Schneider; C.P. Enz Phys. Rev. Lett., 27 (1971), p. 1186

[58] L. Vranjes; J. Boronat; J. Casulleras; C. Cazorla Phys. Rev. Lett., 95 (2005) (145302)

[59] B. Vinet; L. Magnusson; H. Frederiksson; P.J. Desré J. Colloid Interface Sci., 255 (2002), p. 363

[60] D. Turnbull; R.E. Cech J. Appl. Phys., 21 (1950), p. 804

[61] V.M. Fokin; E.D. Zanotto; N.S. Yuritsyn; J.W.P. Schmelzer J. Non-Cryst. Solids, 352 (2006), p. 2681

Cité par Sources :

Commentaires - Politique

Ces articles pourraient vous intéresser

Introduction to the physics of nucleation

Humphrey J. Maris

C. R. Phys (2006)

Cavitation in water: a review

Frédéric Caupin; Eric Herbert

C. R. Phys (2006)

Fluid inclusions in minerals: from geosciences to the physics of water and back

Frédéric Caupin

C. R. Phys (2022)