键取向序参数在无序颗粒物质分析中的局限性
软凝聚态物质
2014-02-10 v2 无序系统与神经网络
材料科学
统计力学
摘要
利用 Steinhardt 等人引入的键取向序参数 q4, q6, ... 进行局部结构表征已成为凝聚态物理学的标准工具，其应用涵盖玻璃、阻塞、熔化或结晶相变以及团簇形成。在此，我们讨论了这些参数定义中存在的两个根本缺陷，它们显著影响了对无序系统研究的解释，并提出了解决方案。首先，键取向序参数的定义考虑了给定中心粒子 p 周围一组邻近球体 NN(p) 的几何排列；我们表明，选择构成邻域 NN(p) 的球体的过程对 ql 的数值和定性趋势的影响，可能比堆积分数等物理参数的变化更大。其次，邻域的离散性意味着 NN(p) 不是粒子坐标的连续函数；这种被 ql 继承的不连续性导致 ql 作为结构度量缺乏鲁棒性。这两个问题都可以通过形态测量学方法避免，从而得到鲁棒的 Minkowski 结构度量 ql'。这些 ql' 具有与传统键取向序参数相似的数学形式，并且在数学上等价于最近引入的 Minkowski 张量 [Europhys. Lett. 90, 34001 (2010); Phys. Rev. E. 85, 030301 (2012)]。
引用
@article{arxiv.1209.6180,
title = {Shortcomings of the Bond Orientational Order Parameters for the Analysis of Disordered Particulate Matter},
author = {Walter Mickel and Sebastian C. Kapfer and Gerd E. Schröder-Turk and Klaus Mecke},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.6180},
year = {2014}
}