О равновесных конфигурациях заряженных ионов в планарных системах с круговой симметрией
- Авторы: Никонов Э.Г.1,2, Назмитдинов Р.Г.1,2, Глуховцев П.И.1,2
-
Учреждения:
- Объединенный институт ядерных исследований
- Университет “Дубна”
- Выпуск: № 2 (2023)
- Страницы: 71-76
- Раздел: Статьи
- URL: https://freezetech.ru/1028-0960/article/view/664613
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023020085
- EDN: https://elibrary.ru/DSMMLT
- ID: 664613
Цитировать
Аннотация
Проблема нахождения равновесных конфигураций одноименно заряженных частиц (ионов), индуцированных внешними электростатическими полями в планарных системах, представляет огромный интерес как для фундаментальных, так и прикладных исследований. В настоящей работе представлены результаты численного анализа равновесных конфигураций отрицательно заряженных частиц (электронов), запертых в круговой области бесконечным внешним потенциалом на ее границе. Для поиска устойчивых конфигураций с минимальной энергией разработан гибридный вычислительный алгоритм. Основой алгоритма являются интерполяционные формулы, выведенные на основе анализа равновесных конфигураций, полученных с помощью вариационного принципа минимума энергии для произвольного, но конечного числа частиц в циркулярной модели. Решения нелинейных уравнений данной модели позволяют предсказывать формирование структуры в виде колец (оболочек), заполненных электронами, число которых уменьшается при переходе от внешнего кольца к внутренним. Число колец зависит от полного числа заряженных частиц. Полученные интерполяционные формулы распределения полного числа электронов по кольцам используют в качестве начальных конфигураций для метода молекулярной динамики. Наши результаты демонстрируют значительную эффективность использования метода классической молекулярной динамики при использовании интерполяционных формул по сравнению с алгоритмами, основанными на методах Монте-Карло и глобальной оптимизации. Предложенный метод позволяет повысить на несколько порядков скорость достижения устойчивой конфигурации с минимальной энергией для произвольно выбранного числа частиц в рассматриваемой системе по сравнению с классическим методом молекулярной динамики.
Ключевые слова
Об авторах
Э. Г. Никонов
Объединенный институт ядерных исследований; Университет “Дубна”
Автор, ответственный за переписку.
Email: e.nikonov@jinr.ru
Россия, 141980, Дубна; Россия, 141980, Дубна
Р. Г. Назмитдинов
Объединенный институт ядерных исследований; Университет “Дубна”
Email: e.nikonov@jinr.ru
Россия, 141980, Дубна; Россия, 141980, Дубна
П. И. Глуховцев
Объединенный институт ядерных исследований; Университет “Дубна”
Email: e.nikonov@jinr.ru
Россия, 141980, Дубна; Россия, 141980, Дубна
Список литературы
- Kepler J. The Six-Cornered Snowflake. Oxford, UK: Clarendon Press, 1966. 150 p.
- Saarikoski H., Reimann S.M., Harju A., Manninen M. // Rev. Mod. Phys. 2010. V. 82. Iss. 3. P. 2785.
- Birman J.L., Nazmitdinov R.G., Yukalov V.I. // Phys. Rep. 2013. V. 526. P.1.
- Binks B.P., Horozov T.S. Colloidal Particles at Liquid Interfaces. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2006. 519 p.
- Leunissen M.E., van Blaaderen A., Hollingsworth A.D., Sullivan M.T., Chaikin P.M. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2007. V. 104. № 8. P. 2585.
- Niazi M.S. // R. Soc. Open Sci. 2017. V. 4. P. 170503.
- Saint J.M., Even C., Guthmann C. // Eur. Phys. Lett. 2001. V. 55. P. 45.
- Thomson J.J. // Phil. Mag. 1904. V. 7. Iss. 39. P. 237.
- Lozovik Yu.E., Mandelshtam V.A. // Phys. Lett. A. 1992. V. 165. Iss. 5–6. P. 469.
- Bedanov V.M., Peeters F.M. // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. № 4. P. 2667.
- Bolton F., Rössler U. // Superlatt. Microstruct. 1993. V. 13. Iss. 2. P. 139.
- Bonsall L., Maradudin A.A. // Phys. Rev. B. 1977. V. 15. P. 1959.
- Wigner E.P. // Phys. Rev. 1934. V. 46. P. 1002.
- Cerkaski M., Nazmitdinov R.G., Puente A. // Phys. Rev. E. 2015. V. 91. P. 032312.
- Nazmitdinov R.G., Puente A., Cerkaski M., Pons M. // Phys. Rev. E. 2017. V. 95. P. 042603.
- Matulis A., Peeters F.M. // Sol. St. Comm. 2001/ V. 117/ P. 655.
- Puente A., Pons M., Nazmitdinov R.G. // J. Phys.: Conf. Ser. 2010. V. 248. P. 012017.
- Koulakov A.A., Shklovskii B.I. // Philos. Mag. B. 1998. V. 77. P. 1235.
- Koulakov A.A., Shklovskii B.I. // Phys. Rev. B. 1998. V. 57. № 4. P. 2352.
- Mughal A., Moore M.A. // Phys. Rev. E. 2007. V. 76. Iss. 1. P. 011606.
- Frenkel D., Smit B. Understanding Molecular Simulation: from algorithms to applications. Academic Press, 2001. 661 p.
- Oymak H., Erkoc S. // Int. J. Mod. Phys. C. 2000. V. 11. P. 891.
- Erkoc S., Oymak H. // Phys. Lett. A. 2001. V. 290. P. 28.
- Ono S. // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. P. 094105.
Дополнительные файлы
