| | SLO | ENG | Cookies and privacy

Bigger font | Smaller font

Show document Help

Title:Finite size effects in soft matter under an electric field stimulus
Authors:ID Harkai, Saša (Author)
ID Kralj, Samo (Mentor) More about this mentor... New window
ID Teboul, Victor (Comentor)
Files:.pdf MAG_Harkai_Sasa_2016.pdf (1,38 MB)
MD5: 88C82B9FD69C4AE62F267D248B7B1DEE
 
Language:English
Work type:Master's thesis/paper
Typology:2.09 - Master's Thesis
Organization:FNM - Faculty of Natural Sciences and Mathematics
Abstract:In this thesis, we study the effect of an external electric field on the properties of glass forming liquids. We present the properties relevant and important for understanding the phenomenon, such as the transition temperature and the temperature dependence of viscosity. We create a numerical model and use a method called molecular dynamics with the Lennard-Jones potential and an added external field as the interatomic potential to simulate molecular motion within a glass forming liquid. We implement analysis methods to calculate properties such as the radial distribution function, static structure factor, diffusion coefficient, non-Gaussian parameter, and relaxation time. We use the implemented methods to evaluate the molecular behaviour of the simulation and compare the results with theoretical predictions.
Keywords:finite size, glass transition, diffusion constant, dynamic heterogeneity, electric field
Place of publishing:Maribor
Publisher:[S. Harkai]
Year of publishing:2016
PID:20.500.12556/DKUM-62605 New window
UDC:532(043.2)
COBISS.SI-ID:22560264 New window
NUK URN:URN:SI:UM:DK:SZUQKR1G
Publication date in DKUM:21.09.2016
Views:1451
Downloads:117
Metadata:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
Categories:FNM
:
Copy citation
  
Average score:(0 votes)
Your score:Voting is allowed only for logged in users.
Share:Bookmark and Share


Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click on the title to get all document metadata.

Secondary language

Language:Slovenian
Title:Vpliv končne velikosti v mehki snovi v električnem polju
Abstract:V magistrskem delu preučujemo vpliv zunanjega električnega polja na lastnosti tekočin s faznim prehodom v steklasto fazo. Predstavimo posebne lastnosti stekel, kot je poseben fazni prehod, v katerem ne pride do strukturne spremembe kot pri kristalih. Prehod se zgodi znotraj območja temperatur, katerega središče označimo kot temperaturo steklastega prehoda. Temperatura steklastega prehoda vsake snovi je odvisna od hitrosti hlajenja in pri hitrejšem hlajenju je ta temperatura višja. Predstavimo Kauzmannov paradoks in z njim Kauzmannovo temperaturo kot temperaturo, pri kateri je entropija podhlajene tekočine enaka kot entropija kristala, kar ni mogoče, in opišemo predlagane rešitve za paradoks. Odvisnost viskoznosti od temperature v podhlajeni tekočini opišemo z Arrheniusovo funkcijo in podamo primere kot tudi izjeme, za katere podamo Volger-Tammann-Fulcherjevo funkcijo. Podamo razlike med obema funkcijama in vpeljemo krhkost in indeks krhkosti kot orodje za ločevanje med različnimi steklastimi tekočinami. Tekočine, ki sledijo Arrheniusovi funkciji in imajo nizek indeks krhkosti, označimo kot močne steklaste tekočine, medtem ko tekočine, ki funkciji ne sledijo in imajo visok indeks krhkosti, označimo kot krhke. Vpeljemo Einstein-Stokesovo enačbo za difuzijo kroglastega delca v tekočini in predstavimo razmere, v katerih ta enačba več ne velja. Za numerične simulacije uporabimo model molekularne dinamike in algoritem Gear. Za medatomski potencial uporabimo Lennard-Jonesov potencial. Sistem držimo na konstantni temperaturi z Berendsonovim termostatom. Gostoto v sistemu prav tako ohranjamo konstantno. V modelu uporabimo periodične robne pogoje in z različnimi velikostmi simulacijske škatle vplivamo na obnašanje sistema in opazujemo efekte končne velikosti. Po koncu simulacije analiziramo strukturo in dinamiko sistema. Za opis strukture uporabimo radialno distribucijsko funkcijo in statični strukturni faktor ter z njima preverimo, ali struktura ustreza teoretičnim napovedim. Vpeljemo ureditveni parameter kot indikator odziva strukture na zunanje električno polje. Za analizo dinamike vpeljemo povprečni kvadratni premik, ne-Gaussov parameter in nekoherentno srednjo sipalno funkcijo. Iz povprečnega kvadratnega premika pridobimo informacije o dinamiki skozi čas in iz dinamike v dolgih časih določimo difuzijsko konstanto iz naklona premice. Ne-Gaussov parameter uporabimo kot kvantitativni opis dinamične heterogenosti v sistemu. Nekoherentno srednjo sipalno funkcijo uporabimo za določitev relaksacijskega časa sistema. Najprej preverimo, ali sistem izkazuje lastnosti, ki so značilne za tekočine s steklasto fazo. Z radialno distribucijsko funkcijo in statičnim strukturnim faktorjem potrdimo, da ima sistem strukturo tekočine. Opazimo, da se struktura spremeni, ko je sistem v močnem električnem polju. Spremembo strukture preverimo z ureditvenim parametrom in potrdimo, da struktura postane bolj urejena. Iz povprečnih kvadratnih premikov določimo difuzijske konstante in pokažemo, da postane dinamika v močnem električnem polju počasnejša. Iz grafov ne-Gaussovega parametra določimo maksimalno vrednost in pokažemo, da se dinamična heterogenost z električnim poljem zvišuje. Iz nekoherentnih srednjih sipalnih funkcij določimo relaksacijske čase in ugotovimo, da se relaksacijski časi z močnejšim poljem podaljšujejo. Enako preverimo tudi sisteme v večjih simulacijskih škatlah, ki pa ne izkazujejo kake izrazite odvisnosti od zunanjega polja. Iz spremembe radialne distribucijske funkcije, statičnega strukturnega faktorja in ureditvenega parametra sklepamo, da pri močnejšem električnem polju pride do delne kristalizacije. Zaradi počasnejše dinamike predpostavimo, da je temperatura v sistemu navidez padla. Predpostavimo, da električno polje vsili strukturo, ki navidez zniža temperaturo sistema. Zaradi električnega polja nastanejo večji skupki molekul, ki pri dovolj veliki jakosti prerasejo simulacijsko škatlo, in je obnašanje sistema močno drugačno.
Keywords:končna velikost, prehod v steklasto fazo, difuzijska konstanta, dinamična heterogenost, električno polje


Comments

Leave comment

You must log in to leave a comment.

Comments (0)
0 - 0 / 0
 
There are no comments!

Back
Logos of partners University of Maribor University of Ljubljana University of Primorska University of Nova Gorica