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-.   DOI:10.7503/cjcu20240388

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

正文中引用本图/表的段落

上述研究表明， 多分散超软球体系在温度 T=0.02、 数密度ρ=1时的结构存在明显差异. 在分散程度较低（p在0~0.05之间）时， 多分散体系结晶的主导晶型会随着分散性指数的增加从FCC+HCP晶型为主导转变为以BCC晶型为主导. Voronoi分析法［22］是一种几何分析方法， 该方法通过粒子的Voronoi多面体的面数量来确定近邻粒子数量（即其配位数）. Voronoi多面体的几何形状反映了近邻粒子的排列特征， 因此本文对二聚体中的平均直径与二聚体所属元胞的Voronoi体积的相关性进行了分析， 希望借此方式找到晶型转变的可能原因. 图8示出了分散性指数为0.01， 0.03， 0.05和0.08时粒子的Voronoi体积和平均直径之间的相关性. 当分散性指数为0.01时， 体系中大多数粒子是HCP或FCC的对称性， 粒子的Voronoi体积和平均直径之间的相关性并不高. 并且此时无序排列的粒子数量较少， 这种无序排列的粒子的Voronoi体积分布较大， 多为晶区边沿的缺陷粒子. 当分散性指数增加到0.05时， 体系中的主要晶型转变为以BCC晶型为主， 此时Voronoi体积与平均平均直径之间的正相关性变得较显著（平均直径越大的粒子其Voronoi体积也会越大）. 当分散性指数继续增加到0.08时， 体系中主要是无序排列的粒子， 此时Voronoi体积与平均直径之间的正相关变得十分明显. 本文认为， 在分散性指数较低时， 由于二聚体之间的尺寸差异不大， 其晶型排列依然可以保持和单分散情况下一致， 体系均以HCP和FCC晶型为主. 而且由于这两种晶型排列的空间利用率高， Voronoi体积分布几乎不受二聚体尺寸的影响. 当二聚体的尺寸差异近一步增加时， 相对于中心粒子与最近邻粒子（均为12个）距离相等HCP和FCC晶型来说， BCC晶体由于中心粒子与周围近邻粒子的距离存在两种境况， 更适合不同分散的情况， 因此在分散性逐渐升为0.05时的过程中， BCC晶型的数量增多， 并成为体系在p=0.05时主要的晶型结构. 当分散程度继续升高时， 粒子的大小差异太大， 不易形成晶体结构， 所以体系内的二聚体呈无序排列， 此时二聚体的Voronoi体积与二聚体尺寸呈现自然的正相关性.

本文的其它图/表

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