原子固体瞬态冻结的非平衡分子动力学与连续介质建模
介观与纳米尺度物理
2020-10-26 v1 统计力学
计算物理
摘要
在这项工作中，我们利用非平衡分子动力学模拟和连续介质传热理论研究了 Lennard-Jones 液体的瞬态固化。模拟在板状盒子中进行，置于盒子中心的冷恒温器驱动液体的固化。两个明确的固相前沿从中心向外传播至盒子两端，直至固化完成。我们建立了一个考虑固相与液相密度差异的连续介质相变模型，用于描述温度和固化前沿位置的演化。将尺寸为 \,nm 和 \,nm 的小型和大型纳米尺度系统的模拟结果与理论模型的预测进行比较。在约 20-40 ps 的瞬态时段和 1-2.5 nm 的固化前沿位移之后，我们发现模拟与连续介质理论表现出良好的一致性。我们利用这一事实将模拟与理论方法结合，设计了一个简单的流程来计算材料的潜热。我们还通过在过冷温度下淬冷液体，模拟了均质冻结过程，即无温度梯度且恒温条件下的冻结。我们证明，对于相同尺寸且受相同恒温器温度作用的系统，均质冻结的固化速率远快于热梯度下的固化速率。我们的研究与结论应能引起广泛原子固体研究者的普遍兴趣。
引用
@article{arxiv.2009.08892,
title = {Non-equilibrium molecular dynamics and continuum modelling of transient freezing of atomistic solids},
author = {Francesc Font and William Micou and Fernando Bresme},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.08892},
year = {2020}
}