Транспортные свойства решеточного флюида с SАLR-потенциалом на плоской квадратной решетке

  • Ярослав Геннадьевич Грода Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-4470-8388
  • Руслан Николаевич Ласовский Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-5243-6696
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-90-101

Аннотация

Исследованы транспортные свойства решеточного флюида с притяжением ближайших соседей и отталкиванием третьих соседей на квадратной решетке. Выполнено компьютерное моделирование диффузионного процесса в указанной системе по методу Монте-Карло. Выявлены коэффициенты кинетической диффузии и самодиффузии. Изучена зависимость коэффициентов диффузии от концентрации примесных частиц и параметра взаимодействия модели. Определена энергия активации кинетической диффузии и самодиффузии. Показана возможность оценки коэффициента кинетической диффузии решеточного флюида с конкурирующими взаимодействиями с помощью соотношения Жданова на основе информации о равновесных свойствах системы и коэффициенте диффузии ленгмюровского (невзаимодействующего) решеточного газа. В дальнейшем предполагается использовать полученные результаты для исследования транспортных процессов в пространственных решеточных системах, пригодных для описания переноса массы или заряда в объемах твердых тел.

Биографии авторов

Ярослав Геннадьевич Грода, Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры механики и конструирования факультета химической технологии и техники

Руслан Николаевич Ласовский, Белорусский государственный технологический университет, ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры механики и конструирования факультета химической технологии и техники

Литература

  1. Ishii T. Relaxation mode theory of hopping conduction. Progress of Theoretical Physics. 1987;77(6):1364–1375. DOI: 10.1143/PTP.77.1364.
  2. Kawasaki K. Diffusion constant near the critical point for time-dependent Ising models. I. Physical Review. 1966;145(1):224–230. DOI: 10.1103/PhysRev.145.224.
  3. Kawasaki K. Diffusion constant near the critical point for time-dependent Ising models. II. Physical Review. 1966;148(1):375–381. DOI: 10.1103/PhysRev.148.375.
  4. Kawasaki K. Diffusion constant near the critical point for time-dependent Ising models. III. Self-diffusion constant. Physical Review. 1966;150(1):285–290. DOI: 10.1103/PhysRev.150.285.
  5. Kadanoff LP, Swift J. Transport coefficients near critical point: a master equation approach. Physical Review. 1968;165(1):310–322. DOI: 10.1103/PhysRev.165.310.
  6. Reed DA, Ehrlich G. Surface diffusion, atomic jump rates and thermodynamics. Surface Science. 1981;102(2–3):588–609. DOI: 10.1016/0039-6028(81)90048-0.
  7. Reed DA, Ehrlich G. Surface diffusivity and the time correlation of concentration fluctuations. Surface Science. 1981;105(2–3):603–628. DOI: 10.1016/0039-6028(81)90021-2.
  8. Zhdanov VP. General equation for description of surface diffusion in the framework of the lattice-gas model. Surface Science. 1985;149(1):L13–L17. DOI: 10.1016/S0039-6028(85)80004-2.
  9. Zhdanov VP. Effect of lateral interactions on tunnel diffusion of adsorbed particle. Surface Science. 1986;177(1):L896–L900. DOI: 10.1016/0167-2584(86)91064-9.
  10. Wahnström G, Zhdanov VP. Dynamics and statistics diffusion at finite coverages. Surface Science. 1991;247(1):74–82. DOI: 10.1016/0039-6028(91)90197-Z.
  11. Torri M, Ferrando R. Chemical surface diffusion with long jumps. Chemical Physics Letters. 1997;274(4):323–327. DOI: 10.1016/S0009-2614(97)00696-9.
  12. Uebing C, Gomer RA. Monte Carlo study of surface diffusion coefficients in the presence of adsorbate-adsorbate interactions. III. Repulsive nearest‐neighbor and attractive next‐nearest‐neighbor interactions. Journal of Chemical Physics. 1991;95(10):7641–7647. DOI: 10.1063/1.461817.
  13. Sear RP, Gelbart WM. Microphase separation versus the vapor-liquid transition in systems of spherical particles. Journal of Chemical Physics. 1999;110(9):4582–4588. DOI: 10.1063/1.478338.
  14. Imperio A, Reatto L. A bidimensional fluid system with competing interactions: spontaneous and induced pattern formation. Journal of Physics: Condensed Matter. 2004;16(38):S3769–S3789. DOI: 10.1088/0953-8984/16/38/001.
  15. Ciach A, Góźdź WT. Mesoscopic description of network-forming clusters of weakly charged colloids. Condensed Matter Physics. 2010;13(2):23603. DOI: 10.5488/CMP.13.23603.
  16. Pȩkalski J, CiachA, Almarza NG. Periodic ordering of clusters and stripes in a two-dimensional lattice model. I. Ground state, meanfield phase diagram and structure of the disordered phases. Journal of Chemical Physics. 2014;140(11):114701. DOI: 10.1063/1.4868001.
  17. Almarza NG, Pȩkalski J, Ciach A. Periodic ordering of clusters and stripes in a two-dimensional lattice model. II. Results of Monte Carlo simulation. Journal of Chemical Physics. 2014;140(16):164708. DOI: 10.1063/1.4871901.
  18. GrodaYaG, VikhrenkoVS, diCaprioD. Equilibrium properties of the lattice system with SALR interaction potential on a square lattice: quasi-chemical approximation versus Monte Carlo simulation. Condensed Matter Physic. 2018;21(4):43002. DOI: 10.5488/CMP.21.43002.
  19. Groda YaG, Vikhrenko VS, di Caprio D. Lattice fluid with attractive interaction between nearest neighbors and repulsive interaction between next-next-nearest neighbors on simple cubic lattice. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2019;2:84–95. DOI: 10.33581/2520-2243-2019-2-84-95. Russian.
  20. Groda YaG, Grishina VS, Ciach A, Vikhrenko VS. Phase diagram of the lattice fluid with SRLA-potential on the plane triangular lattice. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2019;3:81–91. DOI: 10.33581/2520-2243-2019-3-81-91. Russian.
  21. Metropolis N, Rosenbluth AW, Rosenbluth MN, Teller AH. Equation of state calculations by fast computing machines. Journal of Chemical Physics. 1953;21(6):1087–1092. DOI: 10.1063/1.1699114.
  22. Bokun GS, Groda YaG, Uebing C, Vikhrenko VS. Statistical-mechanical description of diffusion in interacting lattice gases. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2001;296(1–2):83–105. DOI: 10.1016/S0378-4371(01)00163-7.
  23. Kutner R. Chemical diffusion in the lattice gas of non-interacting particles. Physics Letters A. 1981;81(4):239–240. DOI: 10.1016/0375-9601(81)90251-6.
  24. Groda YaG, Argyrakis P, Bokun GS, Vikhrenko VS. SCDA for 3D lattice gases with repulsive interaction. European Physical Journal B – Condensed Matter and Complex Systems. 2003;32(4):527–535. DOI: 10.1140/epjb/e2003-00118-3.
  25. Vikhrenko VS, Groda YaG, Bokun GS. Ravnovesnye i diffuzionnye kharakteristiki interkalyatsionnykh sistem na osnove reshetochnykh modelei [Equilibrium and diffusion characteristics of the intercalation systems on the basic of the lattice models]. Minsk: Belarusian State Technological University; 2008. 326 p. Russian.
  26. Bokun GS, Groda YaG, Uebing C, Vikhrenko VS. Correlation effects in diffusion and electrical conductivity of an interacting lattice gas. Technical Physics. 2000;45(11):1375–1382. DOI: 10.1134/1.1325016.
  27. Gomer R. Diffusion of adsorbates on metal surfaces. Reports on Progress in Physics. 1990;53(7):917–1002. DOI: 10.1088/0034-4885/53/7/002.
  28. Vasudevan SA, Rauh A, Kröger M, Karg M, Isa L. Dynamics and wetting behavior of core – shell soft particles at a fluid – fluid interface. Langmuir. 2018;34(50):15370–15382. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b03048.
  29. Geisel K, Richtering W, Isa L. Highly ordered 2D microgel arrays: compression versus self-assembly. Soft Matter. 2014;10(40):7968–7976. DOI: 10.1039/c4sm01166j.
Опубликован
2021-02-09
Ключевые слова: решеточный флюид, квадратная решетка, конкурирующие взаимодействия, SALR-потенциал, алгоритм Монте-Карло, коэффициент диффузии, энергия активации
Поддерживающие организации Публикация содержит результаты исследований, выполненных при грантовой поддержке научной программы Евросоюза «Горизонт-2020» (проект № 734276) и Министерства образования Республики Беларусь.
Как цитировать
Грода, Я. Г., & Ласовский, Р. Н. (2021). Транспортные свойства решеточного флюида с SАLR-потенциалом на плоской квадратной решетке. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 90-101. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-90-101
Выпуск
№ 1 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика конденсированного состояния

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).