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过冷水中斯托克斯-爱因斯坦-德拜关系的伪破缺

软凝聚态物质 2019-06-03 v3 化学物理

摘要

布朗运动理论、德拜旋转扩散模型与流体力学共同为我们提供了\ell阶勒让德多项式的旋转弛豫时间τ\tau_\ell与粘度除以温度η/T\eta/T之间的斯托克斯--爱因斯坦--德拜(SED)关系。对过冷液体的实验常用来测量SED关系,即τkBT/η\tau_{\ell}k_{\rm B}T/\etaDtτD_{\rm t}\tau_{\ell},其中DtD_{\rm t}为平移扩散常数。然而,SED关系会发生破缺,其分子起源仍不清楚。在此,我们利用分子动力学模拟评估了TIP4P/2005过冷水中SED关系的有效性。具体而言,我们证明了高阶τ\tau_\ell值表现出与η/T\eta/T相似的温度依赖性,而最低阶τ\tau_\ell值与η/T\eta/T解耦,却与平移扩散常数耦合。我们揭示了SED关系是如此具有伪性,以至于它们显著依赖于勒让德多项式的阶数。

关键词

引用

@article{arxiv.1811.00373,
  title  = {Spurious violation of the Stokes-Einstein-Debye relation in supercooled water},
  author = {Takeshi Kawasaki and Kang Kim},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1811.00373},
  year   = {2019}
}

备注

8 pages with 5 figures for main text, 2 pages with 3 figures for supplementary materials, to appear in Scientific Reports