三角格子上硬 Y 形粒子系统的相变

我们研究了三角格子上 $Y$ 形粒子系统(其例子包括免疫球蛋白 G 与三亚苯分子)的不同相及相变,该系统仅通过排除体积相互作用发生作用。每个粒子由一个中心格点及其六个最近邻中交替选取的三个格点构成,因而存在互为镜像的两种粒子。我们使用巨正则 Monte Carlo 模拟研究系统的平衡性质,该模拟实现了一种带簇移动的算法,能够在接近完全填充的密度下使系统 equilibrate。我们表明,随着密度增大,系统经历两次熵驱动的相变,出现两个破缺对称相。低密度下系统处于无序相。作为中间相,存在类固体的子格相,其中一类粒子优于另一类,且粒子优先占据四个子格之一,从而同时破缺粒子对称性与平移不变性。在更高密度下,相为柱状相,粒子对称性恢复,粒子优先沿三个方向之一占据偶数或奇数行。该相仅在一个方向具有平移序,并破缺旋转不变性。通过有限尺寸标度,我们证明两次相变均为一级相变。我们还表明,仅含单一类型粒子的更简单系统随粒子密度增大经历从无序相到类固体子格相的单一不连续相变。