软壁诱导的部分受限超临界流体的结构与动力学
统计力学
2019-03-20 v1
摘要
本文在 Frenkel 线（FL）框架下，研究了深处于超临界相中的部分受限 Lennard-Jones（LJ）流体在宽密度范围内的结构与动力学之间的相互作用，该线在超临界流体相图中区分刚性类液态与非刚性类气态区域。在 FL 两端（P = 5000 bars、T = 300 K 以及 T = 1500 K）开展的大量分子动力学模拟，揭示了超临界流体随部分受限原子壁刚度变化而呈现的引人入胜的特征。模拟 LJ 流体类液态区域（P = 5000 bars、T = 300 K，模拟氩）在沿 z 轴相距 10 {\AA} 的壁之间部分受限且其余方向无约束时，平行于壁方向的径向分布函数呈现出非晶态与类液态结构特征，且随着壁刚度降低自扩散增强。与之形成鲜明对比的是，在类气态区域（P = 5000 bars、T = 1500 K）中，软壁导致结构有序度增加并阻碍自扩散。此外，发现结构与自扩散之间的关联可由过剩熵很好地刻画。即便采用简单原子间势，部分受限超临界流体所展现的丰富行为被发现相当独立于亲水性与疏水性。该研究识别出在中段时间尺度上持续存在的亚扩散特征，其源于密度与受限之间的强相互作用，并主导了结构的演化与稳定。预期这些结果有助于更好地理解自然界中部分受限复杂流体的行为。
引用
@article{arxiv.1903.07646,
title = {Soft-wall induced structure and dynamics of partially confined supercritical fluids},
author = {Kanka Ghosh and C. V. Krishnamurthy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.07646},
year = {2019}
}