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

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.

Isobaric-isoenthalpic molecular dynamics simulation of solid -liquid phase transformation of xenon

Solid -> liquid phase transformation of xenon has been investigated by using Parrinello and Rahman's isobaric-isoenthalpic molecular dynamics calculation method. The interatomic forces have been derived from Lennard-Jones potential energy function. The equations of motion of the system have been solved by using the velocity form of Verlet algorithm. The potential parameters used in calculation have been taken as $epsilon/k_B$ = 221 K, $sigma$= 4,10 Â and $Delta t = 3,474x10^{-14} s$. In addition, the potential energy has been truncated at $r_c$ = 10.25 Â. To investigate the solid - liquid transition, the temperature was being increased 2 K for each 2500 time step from 135 K to 180 K after the system reached to the equilibrium state. The volume and potential energy versus the temperature have been drawn by using the average of quantities obtained for each temperature value. By using these graphs, transformation temperature, the enthalpy of transition and the volume change associated with the transformation have been calculated. In addition, the atomic trajectories have also been viewed together with radial distribution functions before and after the transformation. These operations have been repeated for the systems with 32, 108,256 and 500 atoms and the averages of quantities have been discussed depending on the number of atoms used in the simulation.

___