具有竞争相互作用的流体中液滴的成核

利用简单的密度泛函理论(DFT)，我们针对一种表现出竞争相互作用的模型胶体流体，确定了从亚稳气相形成液相液滴的自由能势垒高度。该对势具有直径为σ的硬核，在中等距离处为吸引Yukawa势，在较大距离处为排斥Yukawa势。我们发现，即使对势中存在非常微弱的长程排斥尾部，也会对成核产生深远影响：增加排斥Yukawa尾部的振幅会显著降低自由能势垒高度，从而提高液滴成核速率。我们引入的计算液滴密度分布和自由能的方法，采用了一个虚拟的外势来稳定具有所需尺寸（即具有给定过量粒子数）的液滴。对于对应于巨势极值的临界液滴，该虚拟势处处为零。我们考察了液滴密度分布向体相气体的衰减。对于一系列成核状态点，DFT预测，对于表现出长程排斥的系统，存在指数衰减的长波长振荡衰减，这与当对势仅具有吸引Yukawa部分时发现的单调衰减形成鲜明对比。我们发现的对于小振幅排斥Yukawa尾部的成核性质变化，反映了流体形成团簇或条纹等调制结构的倾向。