Dreidimensionale Erstarrung in geometrisch eingeschränkten Systemen

Bestimmung der in dreidimensionalen Kapillaren auftetenden Wachstumsstrukturen und -dynamiken in diffusionsbegrenztem Kristallwachstum / gerichteter Erstarrung. Erstellung einer Datenbasis für selektionstheoretische Ansätze. Untersucht werden sollen der Einfluss von Kapillarquerschnitt (Größe) und -geometrie (Form: quadratisch, kreisförmig, hexagonal, dreieckig), Kristallanisotropie und Temperaturgradient. Angestrebt ist ein theoretisches Verständnis der selektierten Wachstumsgeschwindigkeit als Funktion von Unterkühlung (bei gerichteter Erstarrung Ziehgeschwindigkeit) und Anisotropie, der Bifurkationsstruktur von Morphologieübergängen, der Grundzüge des zugehörigen kinetischen Phasendiagramms.

Methodik: numerische Simulation mit präkonditioniertem Phasenfeldmodell in Thin-Interface-Asymptotik.

Mögliche Anwendung: selbstorganisiertes Wachstum exotischer Strukturen in Nanokapillaren (schraubenförmige Objekte).