水 - 冰界面的预熔化、涨落与粗粒化

利用统计场论并辅以分子动力学模拟，我们将冰表面的预熔化视为凝聚相与气相边界处氢键断裂的普遍后果。我们讨论了一种将分子构型粗粒化为连续标量序参量场的程序，该程序为局部类晶体区域与局部类液体区域之间的界面提供了便捷的表示。利用该程序可直接评估若干界面性质，如平均预熔化厚度和表面张力。以此方式计算的预熔化层厚度对温度和系统尺寸的依赖性，证实了通过粗粒化映射到的标量场理论所预期的特征对数增长，尽管由于长程相互作用其仍保持有限。最后，显式模拟表明预熔化层的存在对体相晶格几何、暴露的晶面及曲率不敏感。