CC BY
2МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ И ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ВОДНОГО РАСТВОРА ПАРАМАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В ПРИСУТСТВИИ
МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Циок Е.Н., . Гайдук Е.А, Тареева Е.Е., Фомин Ю.Д., Рыжов В.Н.
Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН г. Москва, г. Троицк, Калужское шоссе, стр. 14 [email protected]
Представлены результаты компьютерного моделирования двумерных коллоидных систем, в которых перестраиваемые взаимодействия между частицами индуцируются и контролируются внешним вращающимся магнитным полем [1]. Эффективный потенциал взаимодействия кроме обычного парного потенциала включает также и трехчастичное взаимодействие частиц. Было показано, что один из параметров потенциала - угол прецессии поля - кардинальным образом влияет на характер взаимодействия частиц и на фазовую диаграмму. Так, при малых углах система ведет себя подобно двумерной системе с чисто отталкивательным потенциалом мягких дисков [2]. При больших углах - подобно обобщенной системе Леннард-Джонса с (пт)-потенциалом [3], причем, наличие трехчастичной части потенциала приводит к понижению температуры критической точки газ-жидкость. При средних углах прецессии поля на фазовой диаграмме есть линии плавления треугольных кристаллов высокой и низкой плотности, причем кристалл низкой плотности во всей области его существования метастаби-лен. Стабильными при низкой плотности оказываются упорядоченные или хаотические нитеобразные структуры. При более высокой плотности наблюдается сетчатая структура, в которой исходные нити образуют поперечные связи. При дальнейшем росте плотности в результате перехода 1-го рода сетчатая структура переходит в треугольный кристалл высокой плотности. Было обнаружено, что при спи-нодальном распаде треугольного кристалла низкой плотности, получающаяся изотропная жидкость при дальнейшем нагреве образует разупорядоченные нитеобразные структуры, наблюдаемые в реальных двумерных системах [4]. Дальнейшее повышение температуры приводит к разрыву и испарению нитей. Полученные результаты могут представлять интерес для «мягкой» материи, физической химии, химической физики, фотоники и материаловедения.
Работа поддержана грантом РНФ № 19-12-00092, https://rscf.ru/project/19-12-00092/.
[1] K. A. Komarov, S. O. Yurchenko. Colloids in rotating electric and magnetic fields: designing tunable interactions with spatial field hodographs, Soft Matter 16, 8155-8168 (2020).
[2] S. C. Kapfer and W. Krauth, Two-Dimensional Melting: From Liquid-Hexatic Coexistence to Continuous Transitions, Phys. Rev. Lett. 114, 035702 (2015).
[3] E. N. Tsiok, Y. D. Fomin, E. A. Gaiduk, E. E. Tareyeva, V N. Ryzhov, P. A. Libet, N. A. Dmitryuk, N. P. Kryuchkov, S. O. Yurchenko, The role of attraction in the phase diagrams and melting scenarios of generalized 2D Lennard-Jones systems, J. Chem. Phys. 156, 114703 (2022).
[4] T. A. Witten, Fluids containing polyatomic structures manifest a wide variety of mechanical responses, and they can exhibit numerous forms of self-organization, Phys. Today 43, 21 (1990).
