球形空腔中缔合Lennard-Jones流体的结构与界面张力调控

本文主要探讨了球形空腔中缔合Lennard-Jones流体的平衡结构和界面张力，这是基于经典的密度泛函理论（DFT）进行的研究。Lennard-Jones流体是一种常见的模型系统，用于模拟实际气体和液体的行为，其分子间作用力包括范德华力和色散力。在球形空腔这种受限空间中，流体的性质会发生显著变化。 研究者孙宗利和康艳霜首先考虑了温度这一关键参数，发现随着温度的降低，分子间的缔合效应会增强，导致密度分布的振荡减弱。这是因为低温下，分子之间的吸引力更强，更倾向于形成有序的结构，从而减少密度波动。另一方面，当温度升高时，分子的热运动加剧，缔合点数目对结构的影响相对减弱，因为更多的随机碰撞可能打破缔合关系。 接着，他们研究了缔合强度对系统的影响。缔合强度是衡量分子间相互作用强度的重要指标，强度越大意味着分子间结合得越紧密。论文指出，随着缔合强度的增大，对界面张力的影响变得更为显著，这是因为更强烈的缔合会导致界面处的物质积累和排列发生改变，从而影响到界面的稳定性和强度。 此外，论文还探讨了缔合点数目的作用。理论上，更多的缔合点意味着更多的潜在关联，但实际中，由于空间限制和能量优化，过多的缔合点并不一定总是提高平衡结构的稳定性。研究发现，随着缔合点数目的增加，缔合能对界面张力的影响变得更突出，这反映了系统在有限空间内寻求最优能量分布的趋势。 最后，作者提到了截断半径，即在计算过程中对长程相互作用进行截断的半径。对于球形空腔中的Lennard-Jones流体，截断半径的选择会影响到分子间作用力的计算精度，因此对平衡结构和界面张力的结果有间接影响。 本研究通过细致的数值分析，揭示了温度、缔合强度、缔合点数目和截断半径等参数如何影响球形空腔中缔合Lennard-Jones流体的平衡结构和界面张力，为理解此类复杂系统的物理行为提供了深入的理论依据。这些发现对于设计和控制此类流体在纳米尺度下的应用具有重要的科学价值。