Высокочастотная динамика воды

KАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ Ф ИЗИКИ
«Микроскопическая Коллективная
Динамика Воды»
Р.М. Хуснутдинов
E-mail: khrm@mail.ru
Казань, 2015
1
Особенности микроскопической
динамики воды
• «Положительная» дисперсия скорости звука.
• Природа двух «акустико-подобных» ветвей
коллективных возбуждений в дисперсионной
кривой для воды?
• Каково влияние легкой компоненты (атома
водорода) на коллективную динамику воды?
2
Детали моделирования
• Исследуемая система:
Модель воды с потенциалом mW[1,2]
• Размер системы: N=4000 молекул
• Температура системы: T=300 K
• Давление системы: p=1.0 атм.
[1] V. Molinero, E.B. Moore, J. Phys. Chem. B 113, 4008 (2009).
[2] E.B. Moore, V. Molinero, J. Chem. Phys. 132, 244504 (2010).
3
Результаты моделирования
Динамический структурный фактор
Функция «экспериментального»
разрешения -
4
Результаты моделирования
Спектры продольного и поперечного потока
5
Результаты моделирования
Рис. 1. Спектры динамического структурного фактора воды при температуре T=300 K.
6
Результаты моделирования
Моменты динамического структурного фактора
Моменты спектров
продольного и поперечного потоков
7
Результаты моделирования
Рис. 2. Временные масштабы для
воды при температуре T=300 K.
8
Результаты моделирования
Модель ДСФ[3]
[3] R.M. Yulmetyev, A.V. Mokshin, P. Hänggi, V.Yu. Shurygin, Phys. Rev. E 64,
057101 (2001).
9
Результаты моделирования
10
Результаты моделирования
11
Результаты моделирования
[4] A. Rahman, F.H. Stillinger, Phys. Rev. A 10, 368 (1974).
[5] P. Bosi, F. Dupre, F. Menzinger, F. Sacchetti, M.C. Spinelli, Nuovo Climento Lett.
21, 436 (1978).
12
[6] A. Cunsolo, C.N. Kodituwakku, et al, Phys. Rev. B 85, 174305 (2012).
Результаты моделирования
Плотность вибрационных состояний
Модель ПВС
[7] W. Schirmacher, T. Scopigno, G. Ruocco, J. Non-Cryst. Solids 407, 133 (2015).
13
Результаты моделирования
14
Выводы
• Показано, что микроскопическая теория флуктуации плотности
числа частиц для жидких металлов верно воспроизводит все
особенности спектра динамического структурного фактора для воды.
•
Установлено, что для воды, моделируемой mW-потенциалом
дисперсионная кривая, характеризуется двумя ветвями коллективных
возбуждений продольной поляризации. Причем, показано, что
низкочастотная
компонента
спектральной
плотности
ВКФ
продольного потока наблюдается лишь в узкой области значений
волновых чисел.
• Установлено, что поперечный поток характеризуется более
сложной динамикой по сравнению с динамикой продольного потока.
Бимодальный характер плотности вибрационных состояний
обусловлен
коллективными
возбуждениями
продольной
и
поперечной поляризаций.
15
Спасибо за внимание!
16