Розвинуто метод функціонала густини для фазової поведінки примітивної моделі розчинів електролітів, що знаходиться в щілиноподібних порах. Теорія дає змогу оцінити ефекти обмеження на діаграму співіснування газ - рідина. Показано, що завдяки ефектам обмеження в порах з незарядженими стінками критична температура моделі знижується у порівнянні з об'ємним випадком. Також крива співіснування є вужчою у порівнянні з об'ємною моделлю. Перехід між густою та розведеною фазами представляє капілярне випаровування. Проаналізовано зміни профілів густини іонів під час переходу. Обговорено можливі розширення даного підходу.

A microscopic density functional theory of adsorption of chain molecules on the attractive solid surfaces of crystalline symmetry is developed. The proposed approach is based on the expansions of one-particle functions into two-dimensional Fourier series. Illustrative calculations for dimers, 8- and 16-mers adsorbed on a (100) fcc crystal surface indicate the effect of the periodicity of the adsorbing potential on the structure of the adsorbed layer and thermodynamics of adsorption.

Використано один із варіантів теорії функціонала густини для вивчення змін у висоті зв'язаного шару ланцюгів, утворених з'єднаними сферичними сегментами, зі змінними довжиною та поверхневою густиною ланцюгів. Для моделі, у якій взаємодії між сегментами та молекулами розчинника є такими самими, як між молекулами розчинника, виявлено два ефекти, які не спостерігалися у попередніх дослідженнях. За певних умов і за низьких поверхневих концентрацій ланцюгів висота зв'язаного шару може досягати мінімуму. Спостережено, що для деяких систем у разі збільшення температури висота шару ланцюгів може зменшуватися.

Досліджено міжфазну межу рідина - пара обмеженої примітивної моделі іонного плину, використовуючи теорію функціонала густини. Застосована теорія включає електростатичний вклад у функціонал вільної енергії, який виникає з енергетичного рівняння стану для об'єму, вклад від середньосферичного наближення для обмеженої примітивної моделі, а також асоціативний вклад, який виникає в результаті врахування утворення іонних пар. Порівняно профілі густини та значення поверхневого натягу з результатами попередніх теоретичних підходів.

Використовуючи методи комп'ютерного моделювання за допомогою методу Монте-Карло у канонічному та великому канонічному ансамблях, розглянуто плавлення та формування впорядкованих структур змішаних Ar - Xe субмоношарових плівок на графіті. Обчислення виконано з використанням дво- та тривимірних модельних систем. Показано, що позаплощинний рух не впливає на властивості адсорбованої плівки до тих пір, поки загальна густина не стає близькою до моношарового завершення. З іншого боку, близько до моношарового завершення, просування частинок до другого шару значною мірою впливає на властивості змішаних плівок. Показано, що суміш повністю змішується в рідкій фазі та заморожується у тверді фази зі структурою, що залежить від складу плівки. Для субмоношарових густин температура плавлення змінюється немонотонно зі зміною складу плівки. Зокрема, температура плавлення спочатку зростає з ростом концентрації ксенону близько 20 %, потім зменшується і досягає мінімуму для концентрації ксенону близько 40 %. Для вищих концентрацій ксенону точка плавлення поступово зростає до температур, що відповідають плівці чистого ксенону. Показано, що топологія фазових діаграм змішаних плівок є чутливою до складу адсорбованих шарів.

За допомогою варіанта теорії функціонала густини вивчено силу сольватації між двома пластинами, поверхні яких модифіковано шаром приєднаних полімерних ланцюжків. Останні сформовано у вигляді з'єднаних дотичних один до одного заряджених сферичних сегментів. Пластини занурено в розчин електроліту, який містить катіони, аніони та молекули розчинника (які моделюються як тверді сфери). Розглянуто залежність сили сольватації та структури як полімерних ланцюжків, так і розчинника від густини приєднання ланцюжків, їх довжини, архітектури та концентрації розчиненої речовини.

Використовуючи просту одновимірну типову модель Френкеля - Конторової, показано, що скінченні співвимірні ланцюжки можуть зазнавати співвимірний-неспіввимірний перехід, якщо ланцюжок забруднений ізольованими домішками, дочепленими до кінців ланцюжка. За допомогою методу Монте-Карло показано, що таке ж явище виникає в двовимірних системах з домішками, розміщеними на периферії скінченних співвимірних кластерів.

Індекс рубрикатора НБУВ: В368.34 + В372.6

Рубрики:

Орієнтовані атомні ядра

Тонкі шари твердих тіл

Шифр НБУВ: Ж41279 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто просту модель граткового газу хемосорбованого моношару, яка надає можливість здійснювати гармонічні флуктуації довжини зв'язку між атомами адсорбату та поверхні. Дана модель містить короткосяжний потенціал притягання, який діє між адсорбованими атомами, а також поверхневий періодичний гофрований потенціал. Зроблено припущення, що адсорбовані атоми є зв'язані з найвищим шаром атомів підкладки. Зокрема, використовуючи метод моделювання Монте-Карло, акцент зроблено на впорядкуванні у щільному моношарі, сформованому на (111) грані fcc кристала. В межі граткового газу хемосорбований шар утворює (1 x 1) структуру. З іншого боку, коли наявні флуктуації зв'язків, 3 інші впорядковані фази є стійкими в основному стані. Встановлено, що одна з них є стійкою за скінченних температур і переходить у невпорядкований стан. Дві інші впорядковані фази є стійкими лише в основному стані. Показано, що за скінченних температур впорядкування руйнується завдяки сильним ентропійним ефектам.

Розвинено симуляційний метод, спрямований на моделювання потоку у порі із гладкими та полімер-модифікованими стінками. Підхід базується на методі дисипативної динаміки та реалізує ідеї "рідинних стінок" і реверсних потоків. Як тест розглянуто потік олігомерів крізь пору з гладкими стінками та продемонстровано добре термостатування системи у разі застосування цього методу. Одержано неоднорідності як форми плинних олігомерів, так і ступеня їх вирівнювання вздовж пори, які призводять до непараболічних профілів швидкостей. Метод застосовано до наноканалу, декорованого смугами полімерних щіток, розташованих перпендикулярно до напрямку потоку. За певного граничного значення сили потоку зафіксовано перехід із стовпцевої до ламеларної морфології, який призводить до обгортання стінок пори гладким шаром із полімерних щіток. За вищих швидкостей потік олігомерів набуває властивостей аналогічних до випадку гладких стінок, але із вужчим ефективним розміром пори. Спостережено розтяг і вирівнювання полімерних молекул уздовж напрямку потоку поблизу стінок пори.

Досліджено фазові переходи першого роду в граткових двошарах Янус-подібних частинок, обмежених щілиноподібними порами. Розглянуто кубічну гратку з молекулами, які можуть вільно змінювати свою орієнтацію на вузлі гратки. Крім того, молекули можуть взаємодіяти зі стінками пори за рахунок сил, залежних від орієнтації. Проведені обчислення обмежуються випадками двошарів. Наголос зроблено на конкуренції взаємодій плин-стінка та плин-плин. Орієнтовані структури, сформовані у системах, в яких взаємодії плин-стінка, що діють протилежно до взаємодій плин-плин, відрізняються від структур, що з'являються в системах з нейтральними стінками чи зі стінками, які притягують відштовхувальні частини молекул плину.

Описано результати Монте Карло симуляцій для адсорбції та поведінки змочування високо неадитивної симетричної суміші на селективних стінках. Увагу сфокусовано на взаємозв'язку між поверхнево індукованим незмішуванням в адсорбованих плівках і властивостями об'ємної суміші, яка демонструє замкнуту петлю незмішування. Показано, що поведінка змочування залежить від абсолютних значень параметрів, що визначають сили взаємодії між компонентами суміші та поверхнею, а також від їх різниці. Загалом, збільшення різниці між енергіями адсорбції компонент призводить до зменшення температури змочування. У випадках, коли змочування неселективних стінок відбувається за температур вищих, ніж настання переходу незмішування в об'ємі, збільшення селективності стінок призводить до поступового зменшення температури змочування до потрійної точки, в якій пара співіснує зі змішаною та незмішаною рідкими фазами. Коли температура змочування на неселективній стінці знаходиться нижче настання переходу незмішування в об'ємній суміші, збільшення енергії адсорбції вибраного компонента змушує адсорбовані плівки, що утворюються, незмішуватися та проявляти реентрантне змішування після наближення до об'ємного співіснування. За температур вище точки настання переходу незмішування в об'ємі, адсорбовані плівки залишаються незмішаними аж до об'ємного співіснування та піддаються переходові змочування першого роду. Доволі несподіваною знахідкою виявилось спостереження поступового збільшення температури змочування на високо селективних стінках.