估算界面自由能和线张力的蒙特卡罗方法
统计力学
2015-05-27 v1
摘要
当不同相之间可能存在共存时（例如润湿现象、成核、晶体生长等），界面引起的自由能超额贡献出现在凝聚态统计物理的许多问题中。本文综述了两种通过简单模型（例如伊辛模型、具有混溶间隙的对称二元Lennard-Jones流体和简单Lennard-Jones流体）的蒙特卡罗模拟来估算界面自由能和线张力的方法。一种方法基于热力学积分。该方法对于研究伊辛晶格的平面和倾斜界面很有用，并且当界面遇到壁（其中“表面场”可能起作用）时，还可以估算三相接触线的线张力。还描述了对非晶格系统的推广。第二种方法基于对系统在整个模型两相共存区域中的序参量分布进行采样。可以估算平面界面以及（球形或圆柱形）液滴（或气泡）的界面自由能，包括具有壁的系统，其中会出现球冠形壁附着液滴。讨论了界面自由能的曲率依赖性，并将线张力的估算值与热力学积分方法的结果进行了比较。批判性地讨论了所有这些方法的基本局限性，并对其他方法进行了展望。
引用
@article{arxiv.1103.2241,
title = {Monte Carlo Methods for Estimating Interfacial Free Energies and Line Tensions},
author = {Kurt Binder and Benjamin Block and Subir K. Das and Peter Virnau and David Winter},
journal= {arXiv preprint arXiv:1103.2241},
year = {2015}
}