Ksenon'un katı - sıvı faz dönüşümünün izobarik-izoentalpik moleküler dinamik simülasyonu

Abstract

Parrinello ve Rahman'ın izobarik-izoentalpik moleküler dinamik hesaplama yöntemi kullanılarak ksenon'un katı-sıvı faz dönüşümü incelendi. Atomlar arasındaki etkileşme kuvvetleri Lennard-Jones potansiyel enerji fonksiyonundan türetildi. Sistemin hareket denklemleri, Verlet algoritmasının hız formu kullanılarak çözüldü. Hesaplamada kullanılan potansiyel parametreleri $\\epsilon/k_B$ = 221 K, $\\sigma$= 4,10 Â ve $\\Delta t = 3,474x10^{-14} s$ şeklinde alındı. Ayrıca potansiyel enerji $r_c$ = 10,25 Â değerinde kesildi. Katı -> sıvı dönüşümünün incelenmesi için; sistem 135 K de denge konumuna getirilerek her 2500 zaman adımında sıcaklık 2 K yükseltildi ve en son 180 K sıcaklığına ulaşıldı. Her sıcaklık değerinde elde edilen nicelik ortalamaları kullanılarak hacim-sıcaklık ve potansiyel enerji-sıcaklık eğrileri çizildi. Bu eğrilerden yararlanarak dönüşüm sıcaklığı, dönüşüm etkisiyle meydana gelen entalpi ve hacim değişimleri hesaplandı. Ayrıca, dönüşüm öncesi ve dönüşüm sonrası radyal dağılım fonksiyonları ile birlikte atomik yörüngeler de izlendi. Bu işlemler 32, 108, 256 ve 500 atomlu sistemler için tekrarlanarak nicelik ortalamalarının, simülasyonda kullanılan atom sayısına bağlılığı tartışıldı.