Молекулярно-динамическое моделирование фазовых переходов в системе вода+ксенон



Скачать 22,52 Kb.
Дата28.12.2016
Размер22,52 Kb.
Молекулярно-динамическое моделирование фазовых переходов в системе вода+ксенон

И. В. Артюхов, В. И. Артюхов
В первой части изучалось поведение сильно перенасыщенного (1-5% mol/mol) раствора ксенона в воде при температурах 280-250°К. Система состояла из 4000 молекул H2O и от 40 (1%) до 200 (5%) атомов Хе. Изучались радиальные функции распределения (RDF) Хе-Хе и Хе-О, коэффициент диффузии Хе и изменение подвижности отдельных атомов Хе.

Наблюдалось образование вокруг атомов Хе сольватной оболочки, содержащей в среднем около 21.5 молекул воды.

При концентрации Хе более 3% наблюдалась очень быстрая (десятки ns) гомогенная нуклеация клатратного кристаллогидрата Хе с кубической решёткой sI. При концентрациях 1-3% гомогенной нуклеации не наблюдалось, однако RDF выявляют монотонное увеличение степени упорядоченности в жидкой фазе с понижением температуры.

Рассчитанный коэффициент диффузии ксенона в воде падает с понижением температуры намного быстрее, чем коэффициент самодиффузии чистой переохлаждённой воды и на интервале 280-255°К уменьшается примерно в 15 раз (для концентраций Хе 1-3%). Это можно истолковать, как результат образования вокруг атомов Хе сольватных оболочек, что приводит к значительному увеличению сечения взаимодействия; раствор Хе в этом случае можно рассматривать, как своеобразный золь с кластерами Хе·(Н2О)n в качестве частиц.

Оценка коэффициента диффузии при температуре 250°К оказалась практически невозможной из-за быстрого роста потребности в вычислительной мощности, однако экстраполяция по полученным значениям приводит к обнулению диффузии вблизи 249°К.

Во второй части мы моделируем взаимодействие растворённого в воде Хе (1% и 4%) с поверхностью ледяного кристалла.

В присутствии Хе поверхность кристалла становится заметно более размытой, в некоторых случаях наблюдается проникновение атомов Хе на глубину до двух кристаллических решёток, где они задерживаются на время до нескольких ns. На поверхности раздела фаз образуется ~3 слоя с концентрацией Хе, повышенной (максимум - примерно в два раза) по сравнению с жидкой фазой.

Не удалось обнаружить значимого влияния присутствия Хе на скорость роста/таяния кристаллов льда.


Ссылки:

  1. V. I. Artyukhov et al., Can xenon in water inhibit ice growth? Molecular dynamics of phase transitions in water-Xe system. The Journal of Chemical Physics, 141, 034503 (2014). Online: http://dx.doi.org/10.1063/1.4887069

  2. Артюхов И. В. Перспективы создания криопротекторов на основе инертных газов и их смесей. В сб. «Теоретические и практические аспекты современной криобиологии», Сыктывкар, 2014 г.

  3. Артюхов И. В. и др., Предполагаемые механизмы криопротективного действия ксенона: результаты молекулярного моделирования. В сборнике материалов Международной конференции «Криоконсервация генетических ресурсов. Современное состояние, проблемы и перспективы», Пущино, 2014 г.

: docs -> seminar
docs -> Восстановительная и пластическая хирургия челюстно-лицевой области А. М. Панин
docs -> Учебный план «Стоматологическая помощь населению»
docs -> Стоматологический центр
docs -> «Гигиена полости рта»
docs -> Идеальная гигиена полости рта
docs -> Методика разработки норм времени и нагрузки медицинского персонала
seminar -> Программа семинара «Организация успешной зуботехнической лаборатории»
seminar -> План семинаров для специалистов здравоохранения в Институте усовершенствования врачей (г. Прага, чр) второе полугодие 2011 года


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©stomatologo.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница