分离能量与熵对二维排斥系统中六角相-液相转变的贡献

在过去几十年中，对二维熔化的研究表明，一阶和连续六角相-液相转变均可能发生，这受势能和系统细节中各种因素的影响。这种敏感性的基本热力学起源仍不明确。在此，通过分解三个代表性排斥系统的 Helmholtz 自由能，我们揭示了能量与熵之间决定熔化路径的普遍竞争。能量贡献始终赋予自由能凸性，而熵则赋予其凹性。当凹性的熵占主导时发生一阶转变；否则，转变是连续的。进一步分解表明，振动熵驱动了凹性的总熵曲率，而构型熵的曲率从凸（一阶）转变为凹（连续），这与由 Shannon 熵度量的缺陷增殖相呼应。能量的凸性由固有势能主导，受振动的影响极小。最后，我们预测并验证了在零温度下，当熵效应消失时，一阶转变变为连续转变。我们的工作确立了不同热力学量的曲率作为理解二维熔化本质的基本原理。