广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌

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尹灵康, 徐顺, Seongmin Jeong, Yongseok Jho, 王健君, 周昕. 2017: 广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌, 物理学报, 66(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.66.136102
引用本文: 尹灵康, 徐顺, Seongmin Jeong, Yongseok Jho, 王健君, 周昕. 2017: 广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌, 物理学报, 66(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.66.136102
Yin Ling-Kang, Xu Shun, Seongmin Jeong, Yongseok Jho, Wang Jian-Jun, Zhou Xin. 2017: Vapor-liquid coexisting morphology of all-atom water model through generalized isothermal isobaric ensemble molecular dynamics simulation, Acta Physica Sinica, 66(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.66.136102
Citation: Yin Ling-Kang, Xu Shun, Seongmin Jeong, Yongseok Jho, Wang Jian-Jun, Zhou Xin. 2017: Vapor-liquid coexisting morphology of all-atom water model through generalized isothermal isobaric ensemble molecular dynamics simulation, Acta Physica Sinica, 66(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.66.136102

广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌

Vapor-liquid coexisting morphology of all-atom water model through generalized isothermal isobaric ensemble molecular dynamics simulation

  • 摘要: 探测相变过程中瞬时共存相的形貌等特征对理解其微观机制十分重要.本文应用广义等温等压系综-分子动力学模拟方法,研究全原子水模型的气液两相平衡及相变的中间过程.研究发现,此广义系综方法能够通过持续降温,连续地历经从气态、气液共存到液态的整个相变过程,通过持续升温历经其相反过程,而不会发生标准正则系综中的过饱和热滞现象.该方法不需要使用副本交换等增强抽样方法,因此可以用于较大体系的研究,多个独立的模拟即能获得整个气态液态区的平衡性质及共存相特征.本文还提出了计算气液共存界面面积的新方法,给出了水的气液共存界面形状随温度、压强的变化规律.结果表明,低压时水的气液共存界面因其较大的表面张力而接近球面,符合经典成核理论的描述,但随着压强升高接近其临界压强时,气态和液态的差别减小,界面的表面张力变小,界面形状变为无规则的枝杈结构,表现为二阶相变特征.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-07-15

广义等温等压系综-分子动力学模拟全原子水的气液共存形貌

  • 中国科学院大学物理科学学院,北京,100049
  • 中国科学院计算机网络信息中心,北京,100190
  • Center for Soft and Living Matter, Institute for Basic Science (IBS), Ulsan 44919, Republic of Korea
  • 中国科学院化学研究所,北京,100190

摘要: 探测相变过程中瞬时共存相的形貌等特征对理解其微观机制十分重要.本文应用广义等温等压系综-分子动力学模拟方法,研究全原子水模型的气液两相平衡及相变的中间过程.研究发现,此广义系综方法能够通过持续降温,连续地历经从气态、气液共存到液态的整个相变过程,通过持续升温历经其相反过程,而不会发生标准正则系综中的过饱和热滞现象.该方法不需要使用副本交换等增强抽样方法,因此可以用于较大体系的研究,多个独立的模拟即能获得整个气态液态区的平衡性质及共存相特征.本文还提出了计算气液共存界面面积的新方法,给出了水的气液共存界面形状随温度、压强的变化规律.结果表明,低压时水的气液共存界面因其较大的表面张力而接近球面,符合经典成核理论的描述,但随着压强升高接近其临界压强时,气态和液态的差别减小,界面的表面张力变小,界面形状变为无规则的枝杈结构,表现为二阶相变特征.

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