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伸长偶极子铁电相的研究

作 者: 张娇
导 师: 郭永新
学 校: 辽宁大学
专 业: 理论物理
关键词: 偶极流体 分子动力学 铁电液晶 伸长偶极子
分类号: O469
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 15次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 前言  10-22
  1.1 概述  10
  1.2 软物质  10-12
    1.2.1 软物质介绍  10-11
    1.2.2 软物质的性质和用途  11-12
    1.2.3 软物质研究的意义  12
  1.3 液晶  12-21
    1.3.1 液晶种类  13-19
    1.3.2 液晶的物理特性及用途  19
    1.3.3 铁电性和反铁电性  19-21
  1.4 小结  21-22
第2章 偶极体系和计算方法  22-33
  2.1 偶极体系  22-24
    2.1.1 偶极流体  23
    2.1.2 偶极体系相变研究  23-24
  2.2 分子模拟计算方法  24-26
    2.2.1 蒙特卡罗方法  24
    2.2.2 分子动力学模拟  24-25
    2.2.3 布朗动力模拟  25
    2.2.4 耗散粒子动力计算  25-26
  2.3 分子动力学方法  26-32
    2.3.1 分子动力学计算的基本原理  26-27
    2.3.2 运动方程的数值积分  27-29
    2.3.3 原子间的势函数  29-31
    2.3.4 分子动力学模拟的系综  31-32
  2.4 本文研究内容  32-33
第3章 偶极流体的分子动力学模拟  33-44
  3.1 引言  33
  3.2 理论模型及参数选取  33-37
    3.2.1 点偶极子的体系  34-35
    3.2.2 伸长偶极子体系  35
    3.2.3 模拟参数的选取  35-37
  3.3 模拟结果分析  37-41
    3.3.1 方向有序参数(Orientational Order Parameters)  37-39
    3.3.2 平均平方位移(The Mean Square Displacement)  39
    3.3.3 径向分布函数(Radial Distribution Functions)  39-41
  3.4 改变温度的模拟研究  41-44
第4章 结论与展望  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-48
攻读学位期间发表论文及参加科研情况  48-49

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 凝聚态物理学
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