基于平衡研究获取弯曲液固界面的界面自由能与 Tolman 长度

在本研究中，我们通过硬球模拟研究了球形固体团簇与流体之间的平衡。在 NVT 系综中，我们观察到与流体处于平衡状态的固相稳定/亚稳团簇，代表了 Helmholtz 自由能的全局/局部极小值构型。然后，我们在 NVT 运行的平均压力下对平衡系统进行 NpT 模拟，并观察到这些团簇是临界的，因为它们以 1/2 的概率生长/收缩。因此，在 NVT 系综中平衡的晶体团簇对应于 Gibbs 自由能极大值，其中晶核与周围流体处于不稳定平衡状态，这与最近关于与液体处于平衡状态的蒸汽泡的研究结果一致。随后，在 Seeding 框架内，我们使用经典成核理论获得了界面自由能 $\gamma$ 和成核率。当使用误标判据来识别固体团簇的分子时，后者与不依赖经典成核理论的技术的独立估计值非常吻合。因此，我们认为由误标判据得到的半径为张力半径 $R_s$ 提供了良好的近似。我们通过将 $R_e$（Gibbs 分界面）与 $R_s$ 之差外推至无穷大半径，获得了 Tolman 长度的估计值。我们表明，这种 Tolman 长度的定义与最近应用于硬球的方法[Montero de Hijes et al., J. Chem. Phys. 151, 155401, 2019]中通过将 $\gamma$ 对 $1/R_s$ 拟合为直线所获得的定义一致。