Anomalias dinâmicas e termodinâmicas em modelos tipo água

Abstract

Neste trabalho usamos dinâmica molecular para investigar um sistema de 250 moléculas diatômicas que interagem através de um potencial coresoftened quanto a estrutura e a presença de anomalias dinâmicas, termodinâmicas e estruturais. As anomalias estudadas foram: anomalia na densidade, caracterizada por uma expansão do sistema sob resfriamento; anomalia na difusão, caracterizada por um aumento na mobilidade das partículas quando o sistema é comprimido; e anomalia estrutural, caracterizada por uma diminuição da organização do sistema quando a pressão aumenta. Nosso modelo apresenta todas as anomalias descritas acima bem como uma fase de cristal líquido. Essa fase é caracterizada por partículas que se movem somente em planos restritos, ou seja, o sistema apresenta uma estrutura, essa difunde. Comparamos nossos resultados com o estudo do sistema monomérico e observamos que tanto a fase sólida como as regiões de anomalias do modelo de dímeros ocupam uma área maior do diagrama de fases pressão-temperatura e que ele apresenta uma fase de cristal líquido, que não aparece no caso dos monômeros.

In this work we used molecular dynamics to investigate a system of 250 diatomic molecules interacting by a core-softened potencial as the structure and the presence of dynamic, thermodynamic and structural anomalies. The researched anomalies were: density anomaly, when system expands upon cooling; diffusion anomaly, characterized by an increase in mobility of particles when the system is compressed; and structural anomaly, characterized by a decrease in the organization of the system when the pressure increases. Our model shows all the anomalies described above and a liquid crystal phase. This phase is characterized by particles that move only in restricted planes, i.e., it is structured and the particles show mobility. We compare our results with the monomeric system and observed that both the solid phase and the regions of anomalies in the dimeric system occupy a larger area of the pressure-temperature phase diagram and it shows a crystal liquid phase, which does not appear in monomeric system.