二维球-杆多边形相稳定性的临界边数揭示

二维(2D)系统的相行为构成凝聚态与统计物理中的基本课题。尽管硬多边形与相互作用点状粒子已被充分研究，考虑分子间相互作用与分子形状的更真实分子系统的相行为仍不明晰。此处我们通过分子动力学模拟研究了作为分子系统简化模型的二维球-杆多边形的热稳定性。在熔化温度 $T_{m}$ 以下，我们确定了一个临界边数 $n_{c}$，在此处出现波动超晶格结构；当 n < $n_{c}$ 时，三角形系统稳定于自旋冰类玻璃态；当 n > $n_{c}$ 时，多边形稳定于晶态，且在更高压力下边数越多的多边形 $T_{m}$ 越高，但在低压下六边形与八边形出现交叉。我们提出了一个考虑熵与焓之间竞争的理论框架，以对我们的结果提供全面理解，预期其将有助于二维材料的设计。