与纳米雕刻表面接触的简单液体的结构
统计力学
2014-11-24 v1 软凝聚态物质
摘要
我们利用密度泛函理论研究了与纳米波纹壁接触的Lennard-Jones液体。相应的基底势具有排斥性硬核和范德瓦尔斯吸引。波纹由周期性排列的方形纳米凹坑模拟。我们使用修正的Rosenfeld密度泛函来研究这些液体的界面结构，就其热力学体相状态而言，这些液体被认为处于其液相深处。我们发现，在这些液体的体相冻结堆积分数以下相当远时，纳米凹坑内部就开始出现三维状的密度局域化。如果凹坑的尺寸与堆积要求相匹配，我们观察到高密度斑点，这些斑点在所有空间方向上被密度相对极低的液体彼此隔开。这些高密度斑点的数量、形状、大小和密度敏感地依赖于凹坑的深度和宽度。在凹坑外部，仅观察到分层现象；在凹坑开口上方，这些层发生畸变，畸变范围可达数个分子直径。我们定量讨论了这种密度局域化如何受凹坑几何特征的影响，以及它如何随体相堆积分数的增加而演变。我们的结果可推广到胶体系统和对应于胶体粒子数倍直径的凹坑尺寸。对于这类系统，所预测的结构变化的展开可以在比分子流体（通常需要复杂的X射线散射）大得多的长度尺度上，并且更直接地（例如，光学上）进行实验研究。
引用
@article{arxiv.1411.5920,
title = {Structures of simple liquids in contact with nanosculptured surfaces},
author = {Swarn Lata Singh and Lothar Schimmele and S. Dietrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.5920},
year = {2014}
}