键计数势——一种具有一维精确解的共价成键经典多体模型

我们引入了“键计数”势，其对共价成键提供了基本描述。这些简化势旨在用于研究元素熔体中多种相变背后的机制，包括磷和铋中的液-液相变（LLPT）。作为采用此类势的首次研究，我们给出了一维模型系统的解析解，包括其热力学性质和结构因子。在最简单情形中，每个原子的化合价为 $1$，且存在单原子或双原子分子。在低温和中等压力下，系统几乎完全由分子组成，单原子充当拓扑缺陷。稍复杂情形涉及化合价 $2$，具有单键或双键。该系统表现出从分子相到聚合物相的一级 LLPT，如同磷中那样。在此情形下，一维模型系统在有限尺寸下于低温处呈现相分离。该系统的一个变体在加热分子凝聚相时还表现出非平衡相变，定性类似于白磷的沸腾。