化学纳米图案化壁面上的对称性破缺形态转变
统计力学
2019-12-30 v1 材料科学
软凝聚态物质
摘要
我们研究了与由两种不同材料交替且微观上较宽的条带构成的固体复合物接触的流体的结构与形态变化。一类条带通过长程类 Lennard-Jones 势与流体相互作用并趋于完全润湿，而另一类纯粹排斥因而趋于完全干燥。我们考虑具有固定粒子数的封闭系统，这允许稳定打破壁势横向对称性的流体构型。这些构型包括对应于 sessile 液滴的液体形态，该液滴由一系列桥接转变形成，这些转变连接吸附在吸引条带上的相邻润湿区域。我们研究了取决于壁组成、条带宽度和系统尺寸的转变特征。使用（经典）非局域密度泛函理论 (DFT)，我们表明不同液体形态之间的转变通常为弱一级，但如果系统波长低于某一临界值 则变得圆化。我们还论证，在热力学极限下，即对于宏观大系统，壁通过无限序列的一级桥接转变变为润湿，但这些转变迅速变得越来越弱，并随着桥接液滴尺寸增大最终变得与连续过程不可区分。最后，我们构建了全局相图，并利用 DFT 密度分布和简单宏观理论研究桥接液滴接触角的密度依赖性。
引用
@article{arxiv.1912.12111,
title = {Symmetry-breaking morphological transitions at chemically nanopatterned walls},
author = {Martin Pospíšil and Martin Láska and Alexandr Malijevský},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.12111},
year = {2019}
}