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伸长偶极子铁电相的研究

张娇  
【摘要】:软物质研究已成为二十一世纪物理学发展的一个重要方向。本论文研究的偶极流体体系就属于软物质的一种。研究偶极流体体系有着重要的价值,强偶极相互作用可以形成方向有序液晶相,在以往的计算模拟中采用的是点偶极子理想模型,本文将采用更加接近真实情况的伸长偶极子模型来描述体系内部结构和相行为,并研究了温度对体系的影响。 本文首先简要介绍了软物质,液晶,偶极流体等概念,详细阐述了软物质的特性及研究软物质的意义,同时重点介绍了液晶这种软物质,说明了液晶特有的属性。其次,介绍了计算机模拟的方法,着重介绍了分子动力学模拟方法,如求解运动方程的有限差分法,原子间相互作用势,平衡系综等。最后,利用分子动力学模拟方法研究了伸长偶极子构成的偶极流体系,该模型的势能是由L-J势和库仑势构成的,此种模型具有一定的创新性,考虑了更加复杂的系统,得到的结果更加精准。通过对方向有序参数,平均平方位移以及纵向和横向的径向分布函数的数值模拟,分析了液晶相的形成,最后还研究了温度对相变的影响,研究得出以下主要结论: 1、通过研究方向有序参数,具体找出反铁电液晶相的转折点。在密度为0.362 kg/m~3时,转折点是0.082nm。 2、通过研究纵向和横向的相关函数,验证了流体体系有序性和相关性,在size=0.05nm时,我们看到了液晶相纵向相关函数长程有序,和横向相关函数无序性。 3、研究温度对体系的影响,我们了解到随着温度的增加,体系相行为的变化规律是由反铁电相到铁电相的转变。


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