tdisie_valevashov_202004.pdf

• Левашов Валентин Александрович, Ph.D., к.ф.-м.н., с.н.с. КТИ НП СО РАН

Характерной чертой многих систем, таких как коллоиды, полимеры, разные био-химические и биологические системы является необычайно мягкое взаимодействие между частицами образующими систему по сравнению с типичными межатомными взаимодействиями. Макроскопические свойства таких систем, в силу мягкости взаимодействия, сильно отличаются от свойств атомарных систем и часто оказываются существенно более сложными. В частности, такие системы могут кристаллизоваться, при разных внешних условиях, в необычайно сложные кристаллические и квазикристаллические структуры. Поэтому представляет интерес также исследовать насколько разной может быть структура жидкостей из которых эти сложные кристаллические и квазикристаллические структуры образуются. В проделанной работе мы, методами молекулярной динамики, исследовали этот вопрос для модельной жидкости состоящей из частиц взаимодействующих через гармонический — отталкивающий потенциал. Эта система, как известно из предыдущих работ, при разных давлениях при охлаждении кристаллизуется в очень разные кристаллические структуры. Наши исследования показали, что при некоторых давлениях рассматриваемая жидкость ведёт себя аномальным образом. В частности, её коэффициент температурного расширения может быть отрицательным. Также объём системы в процессе кристаллизации при постоянном давлении может уменьшаться, а потенциальная энергия увеличиваться. При этих давлениях жидкость оказывается также необычайно устойчивой по отношению к кристаллизации. Для систем с таким простым потенциалом взаимодействия такое поведение ранее практически не обсуждалось. Для изучения структуры жидкости при изменении давления и температуры мы использовали парную функцию радиального распределения, ориентационные параметры порядка, а также разработанный нами метод промежуточной тройной корреляционной функции. Характерным изменением наблюдаемым в парной корреляционной функции при повышении давления является расщепление первого пика, что обусловлено появлением взаимодействия со второй координационной оболочкой, что приводит к дальнейшей перестройке структуры вообще. Из полученных результатов следует, что различные нетривиальные эффекты, которые ранее обычно связывались со сложной формой потенциалов взаимодействия, также могут наблюдаться и в системах с простыми потенциалами взаимодействия.

• V.A. Levashov, R.E. Ryltsev, N.M. Chtchelkatchev, Anomalous behavior and structure of a liquid of particles interacting through the harmonic-repulsive pair potential near the crystallization transition, Soft matter, v. 15, number 43, p. 8840 (2019).
• https://arxiv.org/abs/1909.08371