各向异性界面张力、接触角与线张力：基于图形处理器的伊辛模型蒙特卡罗研究

作为晶体-流体界面张力依赖于界面相对于晶格轴取向的晶体的一个通用示例，我们在一个宽温度范围内（包括粗糙化转变温度以上和以下）研究了简单立方晶格上的最近邻伊辛模型。采用 $L_x \times L_y \times L_z$ 的薄膜几何构型，沿 z 轴施加周期性边界条件，并在两个自由 $L_x \times L_y$ 表面上施加相反的表面场 $\pm H_{1}$，在部分润湿条件下，稳定了一个相对于 yz 平面倾斜接触角 $\theta < \pi/2$ 的单一平面界面。在 y 方向上，使用了一种推广的反周期边界条件，尽管该系统中磁化强度分布不均匀，但仍保持了 y 方向的平移不变性。这种几何构型允许同时研究角度依赖的界面张力、接触角以及线张力（后者依赖于接触角和温度）。所有这些量都通过合适的热力学积分方法提取。为了将有限尺寸效应和统计误差保持在足够小的水平，需要相当大的晶格尺寸（约 4600 万个格点），因此，高效的图形处理器（GPU）代码实现对于本研究的可行性至关重要。