利用McDonald's daemon进行气相到液相成核的稳态分子动力学模拟

凝结过程中最有趣的步骤是直至临界尺寸的团簇形成。在封闭系统中，这是一个非稳态过程，因为气相被新生的液相消耗。这严重影响了气相的性质，使得成核率随模拟时间变化，从而对成核的直接分子动力学（MD）模拟施加了限制。本文讨论了带有McDonald's daemon的巨正则MD，并将其应用于对过饱和气相的成核动力学和稳态性质进行采样。该方法背后的思想是模拟在特定过饱和度下直至给定尺寸的团簇生成。这样，成核可以通过稳态模拟来研究。我们对截断位移Lennard-Jones流体进行了一系列模拟，该流体准确描述了稀有气体和甲烷的流体相共存。研究发现，经典成核理论高估了团簇形成的自由能，并且在三相点以下的高过饱和度下，其成核率与模拟结果相差两个数量级。