二维胶体晶体熔化的结构和动力学研究

【摘要】熔化是凝聚态物理中一个重要的基础问题，尽管有近百年的研究历史，但是仍然没有一个完整的基础层面上的理论。二维熔化是一级相变还是连续相变，曾经在很长一段时间内是人们争论的焦点。Kosterlitz-Thouless-Halperin-Nelson-Young（KTHNY）提出理论预测：二维熔化不同于三维的固-液一级相变，而是一个经历固相-六角相-液相的两步连续相变。近年来，随着大量的模拟和实验工作的进行，KTHNY理论普遍被人们接受。但是，大部分的工作仅研究静态结构和关联参数的变化，很少关注熔化过程中的动力学。本文通过分子动力学模拟，研究二维纯排斥软作用势胶体晶体熔化的结构和动力学。在熔化过程中，发现体系存在六角相，符合KTHNY理论的预测。六角相的动力学具有较强的不均匀性，并且呈非单调变化。观察六角相的微观结构，发现协同运动的粒子形成链状结构，这与过冷液体和玻璃体系中的协同重排区域十分相似。我们认为由于这些链状结构的协同运动粒子存在，导致了体系的拓扑缺陷结构变化，局部对称性被破坏，晶格失去稳定，驱动体系熔化，同时使体系的动力学呈现强烈的不均匀性。同时，我们还研究了软硬混合体系晶体的熔化，发现协同运动区域、缺陷团簇与软球团簇有较强的空间关联，粒子间无序相互作用使混合体系晶体熔化。
【作者】席航波；
【导师】张泽新；
【作者基本信息】苏州大学，光学，2014，硕士
【关键词】二维熔化；KTHNY；结构；动力学不均匀性；

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