多分散性对超软球体系结晶行为的影响

doi:10.7503/cjcu20240388

高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (12): 20240388.doi: 10.7503/cjcu20240388

多分散性对超软球体系结晶行为的影响

赵璨¹(), 孙广凯¹, 雷博程¹, 张丽丽¹, 孙昭艳¹^,², 朱有亮¹^,³()

^1.伊犁师范大学物理科学与技术学院, 新疆凝聚态相变与微结构实验室, 伊宁 835000
^2.中国科学院长春应用化学研究所, 高分子物理与化学国家重点实验室, 长春 130022
^3.吉林大学化学学院，超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012

收稿日期:2024-08-15 出版日期:2024-12-10 发布日期:2024-10-25
通讯作者: 赵璨,朱有亮 E-mail:zhaocanqq@sina.com;youliangzhu@ jlu.edu.cn
基金资助:
伊犁师范大学一般科研项目(2021YSYB104);大学生创新创业项目(S202210764017);伊犁师范大学提升学科综合实力专项项目(22XKZY17)

Crystallization Behaviors of Polydisperse Ultra⁃soft Spherical System

ZHAO Can¹(), SUN Guangkai¹, LEI Bocheng¹, ZHANG Lili¹, SUN Zhaoyan¹^,², ZHU Youliang¹^,³()

^1.Xinjiang Laboratory of Phase Transitions and Microstructures of Condensed Matter Physics，College of Physical Science and Technology，Yili Normal University，Yining 835000，China
^2.State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry，Changchun Institute of Applied Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130022，China
^3.State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials，College of Chemistry，Jilin University，Changchun 130012，China

Received:2024-08-15 Online:2024-12-10 Published:2024-10-25
Contact: ZHAO Can, ZHU Youliang E-mail:zhaocanqq@sina.com;youliangzhu@ jlu.edu.cn
Supported by:
the General Scientific Research Projects of Yili Normal University, China(2021YSYB104);the College Student Innovation and Entrepreneurship Project, China(S202210764017);the Special Project of Yili Normal University to Enhance the Comprehensive Strength, China(22XKZY17)

摘要/Abstract

摘要：

超软相互作用的粒子堆砌体系能够表现出微相分离、重入熔融和单结构相变等复杂的相行为. 近年来, 超软球体系的各种性质引起了研究人员的关注, 但对这类物质结晶行为的研究仍面临困难. 本文利用分子动力学模拟方法探索了超软球体系中聚集体的静态结构和扩散行为. 研究发现, 单分散性的超软球体系会形成簇晶, 具有分散性的超软球体系聚集态结构发生了显著转变; 多分散性会降低结晶性, 在高分散度下体系中形成簇玻璃结构. 通过观测多分散体系的扩散行为发现, 体系在低温下无长程扩散现象, 而在高温下出现明显的扩散现象.

关键词: 超软粒子, 结晶, 分子动力学, 多分散性

Abstract:

The systems of particles with ultra-soft potential interactions show complex phase behaviors， such as micro phase separation， reentrant melting and single phase change. In recent years， ultra-soft interaction system draws broad interest of research， but the crystallization behavior of this kind of material is still an open question. In this work， we use the molecular dynamics simulation method to investigate the static structures， diffusion and cluster living time of the ultra-soft spherical systems. By increasing dispersion of sphere size， the crystal structure gradually alters from cluster crystal to cluster glass. By analyzing the diffusion behavior of the polydisperse system and the lifetime of the dimer， it is found that the system has no long-range diffusion at low temperature， but obvious diffusion phenomenon occurs at high temperature. The lifetime of the dimer decreases upon the increase of temperature， or the increase of dispersion.

Key words: Ultrasoft particle, Crystallization, Molecular dynamics, Polydispersion

中图分类号:

O648

TrendMD:

赵璨, 孙广凯, 雷博程, 张丽丽, 孙昭艳, 朱有亮. 多分散性对超软球体系结晶行为的影响. 高等学校化学学报, 2024, 45(12): 20240388.

ZHAO Can, SUN Guangkai, LEI Bocheng, ZHANG Lili, SUN Zhaoyan, ZHU Youliang. Crystallization Behaviors of Polydisperse Ultra⁃soft Spherical System. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(12): 20240388.

图/表 9

Fig.1 Crystallization annealing path of monodisperse system

Fig.2 Morphology of centroid arrangement of cluster crystals in monodisperse ultra⁃soft spherical system

Fig.3 Statistical diagram of crystallization proportion of monodisperse ultra⁃soft spherical system

Fig.4 Diagrams of radial distribution function[g(r)] of polydisperse ultra⁃soft spherical system

Fig.5 Schematic diagram of crystallization of a polydisperse ultra⁃soft spherical systemp：（A） 0；（B） 0.01；（C） 0.03；（D） 0.05；（E） 0.07；（F） 0.10.

Fig.6 Statistical diagram of crystallization proportion of polydispersed ultra⁃soft sphere system

Fig.7 Statistical diagram of cluster proportion(ratio of the number of particles in a type of aggregates to the total number of particles in the system) in poly⁃dispersed ultra⁃soft sphere system

Fig.8 Correlation analysis diagram of Voronoi volume and particle diameter in a polydisperse ultra⁃soft spherical systemi and j represent particle indices. p：（A） 0.01；（B） 0.03；（C） 0.05；（D） 0.08. .

Fig.9 Mean azimuth shift of polydisperse ultra⁃soft spherical system at different temperature

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Crystallization Behaviors of Polydisperse Ultra⁃soft Spherical System

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