Uma análise da transição sólido-fluido em coloides bidimensionais polimórficos
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca |
Texto Completo: | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9579 |
Resumo: | O derretimento de sólidos bidimensionais difere do observado em sistemas tridimensionais. Enquanto a transição sólido-líquido em três dimensões é uma transição descontínua, o derretimento em duas dimensões é usualmente descrito pela teoria KTHNY, onde as quebras espontâneas de simetrias levam a uma fase hexática intermediária, tal que o derretimento ocorre através de uma transição sólido-hexática contínua e uma transição hexática-líquido descontínua. Contudo, alguns coloides de caroço amolecido podem apresentar comportamentos distintos no derretimento da fase sólida triangular, onde a transição sólido-hexática é descontínua. Também, coloides de caroço amolecido possuem polimorfismo, apresentando mais de uma fase sólida. Assim, uma pergunta natural é: como a estrutura cristalina influencia no cenário do derretimento? Para compreender o cenário da transição sólido-líquido, neste trabalho analisamos o comportamento estrutural de um sistema bidimensional descrito de forma monomérica em um modelo de caroço amolecido utilizando Dinâmica Molecular. Esse material apresenta polimorfismo, apresentando fases sólidas cristalinas e amorfas. Aqui, focamos nosso estudo em simulações extensivas do derretimento e congelamento ao longo de três isóbaras, uma na fase triangular de baixa densidade, outra na fase Stripes e uma terceira na fase Kagome. Observamos a influência na simetria estrutural para o comportamento da sua transição, com indícios de transição contínuas ou descontínuas em função dos parâmetros de ordem translacional e orientacional. Observamos a histerese existente nas transições, e como a análise das curvas de congelamento e aquecimento auxiliam a observar a existência de uma fase hexática para as três simetrias estudadas. Nossos resultados indicam uma expressiva relação entre a estrutura cristalina e o comportamento do sistema, principalmente se analisado à luz da teoria KTHNY, e auxiliam na compreensão do complexo cenário do derretimento bidimensional. |
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2023-06-07T22:06:32Z2023-06-07T22:06:32Z2023-05-02ILHA, Alexandre Vargas. Uma análise da transição sólido-fluido em coloides bidimensionais polimórficos. 2023. 86 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023.http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9579O derretimento de sólidos bidimensionais difere do observado em sistemas tridimensionais. Enquanto a transição sólido-líquido em três dimensões é uma transição descontínua, o derretimento em duas dimensões é usualmente descrito pela teoria KTHNY, onde as quebras espontâneas de simetrias levam a uma fase hexática intermediária, tal que o derretimento ocorre através de uma transição sólido-hexática contínua e uma transição hexática-líquido descontínua. Contudo, alguns coloides de caroço amolecido podem apresentar comportamentos distintos no derretimento da fase sólida triangular, onde a transição sólido-hexática é descontínua. Também, coloides de caroço amolecido possuem polimorfismo, apresentando mais de uma fase sólida. Assim, uma pergunta natural é: como a estrutura cristalina influencia no cenário do derretimento? Para compreender o cenário da transição sólido-líquido, neste trabalho analisamos o comportamento estrutural de um sistema bidimensional descrito de forma monomérica em um modelo de caroço amolecido utilizando Dinâmica Molecular. Esse material apresenta polimorfismo, apresentando fases sólidas cristalinas e amorfas. Aqui, focamos nosso estudo em simulações extensivas do derretimento e congelamento ao longo de três isóbaras, uma na fase triangular de baixa densidade, outra na fase Stripes e uma terceira na fase Kagome. Observamos a influência na simetria estrutural para o comportamento da sua transição, com indícios de transição contínuas ou descontínuas em função dos parâmetros de ordem translacional e orientacional. Observamos a histerese existente nas transições, e como a análise das curvas de congelamento e aquecimento auxiliam a observar a existência de uma fase hexática para as três simetrias estudadas. Nossos resultados indicam uma expressiva relação entre a estrutura cristalina e o comportamento do sistema, principalmente se analisado à luz da teoria KTHNY, e auxiliam na compreensão do complexo cenário do derretimento bidimensional.The melting of two-dimensional solids differs from that observed in three-dimensional systems. While the solid-liquid transition in three dimensions is a discontinuous transition, the melting in two dimensions is usually described by the KTHNY theory, where symmetry breaks lead to a intermediate state corresponds to a hexatic phase, such that melting occurs through a solid-hexatic transition. continuous and a discontinuous hexatic-liquid transition. However, some colloidal particles with a softened core may show different behaviors in the melting of the triangular solid phase, where the solid-hexatic transition is discontinuous. Also, softened core colloids have polymorphism, having more than one solid phase. So, a natural question is: how does the crystalline structure influence the melting scenario? In order to understand the solid-liquid transition scenario, in this work we analyze the structural behavior of a two-dimensional system described in monomeric form in a softened core model using Molecular Dynamics. This material presents polymorphism, presenting solid, crystalline and amorphous phases. Here, we focus our study on extensive simulations of melting and freezing along three isobars, one in the low-density triangular phase, another in the Stripes phase, and a third in the Kagome phase. We observed the influence on the structural symmetry for the behavior of its transition, with continuous or discontinuous transition orientations depending on the translational and orientational order parameters. We observed the existing hysteresis in the transitions, and how the analysis of the freezing and heating curves helped to observe the existence of a hexatic phase for the three studied symmetries. Our results show an expressive relationship between the crystalline structure and the behavior of the system, especially if analyzed in the light of the KTHNY theory, and help to understand the complex scenario of two-dimensional melting.Sem bolsaporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPelBrasilInstituto de Física e MatemáticaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAFísicaColoidesSistema 2DKTHNYCaroço amolecidoColloids2D systemCore-softenedUma análise da transição sólido-fluido em coloides bidimensionais polimórficosAn Analysis for the Solid-Fluid Transition in Polymorphic Two-Dimensional Colloidsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisBordin, José RafaelIlha, Alexandre Vargasinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELTEXTDissertacao Alexandre Vargas Ilha.pdf.txtDissertacao Alexandre Vargas Ilha.pdf.txtExtracted texttext/plain163079http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/6/Dissertacao%20Alexandre%20Vargas%20Ilha.pdf.txtf998b8eaf962c7b74b1c0f9be4858eb1MD56open accessTHUMBNAILDissertacao Alexandre Vargas Ilha.pdf.jpgDissertacao Alexandre Vargas Ilha.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1406http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/7/Dissertacao%20Alexandre%20Vargas%20Ilha.pdf.jpga138952c7c097c397d29a42f3be65520MD57open accessORIGINALDissertacao Alexandre Vargas Ilha.pdfDissertacao Alexandre Vargas Ilha.pdfapplication/pdf2705861http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/1/Dissertacao%20Alexandre%20Vargas%20Ilha.pdf94b2eed6774b4f34eba9d42c1ebc4be2MD51open accessCC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/2/license_url924993ce0b3ba389f79f32a1b2735415MD52open accesslicense_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53open accesslicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-867http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9579/5/license.txtfbd6c74465857056e3ca572d7586661bMD55open accessprefix/95792023-07-13 04:50:12.315open accessoai:guaiaca.ufpel.edu.br:prefix/9579VG9kb3Mgb3MgaXRlbnMgZGVzc2EgY29tdW5pZGFkZSBzZWd1ZW0gYSBsaWNlbsOnYSBDcmVhdGl2ZSBDb21tb25zLg==Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufpel.edu.br/oai/requestrippel@ufpel.edu.br || repositorio@ufpel.edu.br || aline.batista@ufpel.edu.bropendoar:2023-07-13T07:50:12Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca - Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)false |
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