形状与对称性决定硬正则多边形的二维熔化转变
软凝聚态物质
2017-04-12 v2
摘要
二维(2D)系统的熔化转变是凝聚态和统计物理中的一个基本问题，通过计算资源和算法的应用已取得显著进展。2D系统提供了在3D系统中未观察到的新颖相和相变场景的可能性，但这些相敏感地依赖于系统，因此预测任意给定2D系统的行为仍是一项挑战。在此，我们报告了一项利用高达一百万粒子的大规模并行蒙特卡洛模拟，对具有个顶点的所有硬正则多边形在熔化转变附近的相行为的全面模拟研究。通过研究这一形状族，我们表明熔化转变取决于粒子形状和对称性考量，二者共同可预测给定将发生三种不同熔化场景中的哪一种。我们展示了边数少至七边的多边形系统表现得像硬圆盘；它们从固体连续熔化为六方流体，然后经历从六方相到流体相的一级转变。我们表明这种行为（适用于所有）源于粒子间的弱熵力。强方向性熵力使少于七边的多边形排列整齐，并在流体中施加局部有序。这些力可增强或抑制转变的不连续特征，取决于流体中的局部有序是否与固体中的局部有序相容。结果，三角形、正方形和六边形系统分别表现出流体与六方、四方和六方相之间的KTHNY型连续转变，以及从相应的"x"-atic到固体的连续转变。[摘要因arXiv长度限制被截断]。
引用
@article{arxiv.1606.00687,
title = {Shape and symmetry determine two-dimensional melting transitions of hard regular polygons},
author = {Joshua A. Anderson and James Antonaglia and Jaime A. Millan and Michael Engel and Sharon C. Glotzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.00687},
year = {2017}
}