超椭圆扇形粒子的排斥面积
软凝聚态物质
2021-10-04 v2
摘要
超椭圆扇形粒子（SeSPs）是超椭圆曲线的片段，构成了一类可用于颗粒与胶体体系的、形状可调的硬粒子。SeSPs 允许对拐角锐度、长宽比和粒子曲率进行连续参数化；棒、圆、矩形和订书钉形均为 SeSPs 可建模的形状示例。我们研究了两个 SeSPs 的容许（不重叠）构型空间，其依赖于质心间距与相对取向。容许构型的径向关联图揭示了以粒子两个端点各自为中心的圆状区域，表明存在相互纠缠的粒子相互作用构型。同时与两个端点纠缠在几何上是不可能的；因此这两个区域的重叠代表了一个无论取向如何都无法放置粒子的排斥面积。这些区域边界的明显差异表明一种平动受阻，对粒子重排动力学（例如剪切下）具有影响。将平动与转动自由度表示为超体积，我们发现一种拓扑变化，表明几何受阻在该空间中引发相变。排斥面积是对排斥态的直接积分；对于任意相对取向，其随开口孔径增大呈 S 形下降，且 SeSP 拐角越锐利下降越陡。总之，本工作为体材料性质的粒子形状调控统一理论提供了一条路径。
引用
@article{arxiv.2105.06330,
title = {The Excluded Area of Superellipse Sector Particles},
author = {Kellianne Kornick and Ted Brzinski and Scott V. Franklin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.06330},
year = {2021}
}
备注
6 pages, 5 figures, to be submitted to Physical Review Letters