正则系综中的临界吸附与临界卡西米尔力
统计力学
2016-08-04 v2 材料科学
软凝聚态物质
化学物理
摘要
在两平面壁之间的液膜临界性质于正则系综中得到研究，其中保持粒子总数恒定而非其化学势。该约束的效应在基于 Ginzburg-Landau 自由能泛函的平均场理论(MFT)内以及通过对具有固定总磁化的 3D Ising 模型进行蒙特卡洛模拟加以分析。在 MFT 内且对于壁处有限的吸附强度，膜在正则系综中的热力学性质可精确映射到巨正则系综，其中相应的化学势起到与约束相关的拉格朗日乘子的作用。然而，由于平均场序参量分布在壁附近存在不可积发散，无限强吸附的极限在 MFT 中不被良好定义，因为其必然违反约束。作用于膜两平面壁的临界卡西米尔力(CCF)通常被发现在正则与巨正则系综中表现不同。例如，在两壁存在相等优先吸附时，正则 CCF 相比其巨正则对应物具有相反的符号以及随膜厚度变化的更慢衰减行为。我们推导了正则系综中的应力张量，发现其表达式与巨正则情形相同，但化学势起到与约束相关的拉格朗日乘子的作用。CCF 在两系综中的不同行为在 MFT 内通过如下论证得以解释：对于膜的给定热力学控制参数值（即密度或化学势），两系综中的膜压强相同，而相应的体压强则不同。
引用
@article{arxiv.1603.08804,
title = {Critical adsorption and critical Casimir forces in the canonical ensemble},
author = {Markus Gross and Oleg Vasilyev and Andrea Gambassi and S. Dietrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.08804},
year = {2016}
}
备注
52 pages, 19 figures