Атомістичне моделювання властивостей ультратонкого шару рідкого аргону, стиснутого між алмазними поверхнями

Abstract

Методом класичної молекулярної динаміки досліджуються властивості ультратонкої плівки рідкого аргону, яка складається із одного або двох шарів молекул й обмежена двома атомарно-гладкими кристалічними алмазними поверхнями. За мету досліджень ставилася перевірка коректності використання абсолютно жорстких поверхонь й однієї з наявних моделей молекули аргону. Вивчено поведінку рівноважних й динамічних характеристик системи. Показано, що при збільшенні зовнішнього навантаження відбувається перехід плівки до твердоподібного стану, на що вказує поведінка автокореляційної функції швидкості молекул аргону, зменшення величини коефіцієнта дифузії та збільшення зсувної в'язкості. Виявлені організація молекул у шари і наявність їх площинного впорядкування. Отримані залежності кінетичної сили тертя від часу і навантаження. Проведено їх порівняння з експериментальними даними.

Методом классической молекулярной динамики исследуются свойства ультратонкой пленки жидкого аргона, которая состоит из одного или двух слоев молекул и ограничена двумя атомарногладкими кристаллическими алмазными поверхностями. Целью исследований ставилась проверка корректности использования абсолютно жестких поверхностей и одной из имеющихся моделей молекулы аргона. Изучено поведение равновесных и динамических характеристик системы. Показано, что при увеличении внешней нагрузки происходит переход пленки в твердоподобное состояние, на что указывает поведение автокорреляционной функции скорости молекул аргона, уменьшение величины коэффициента диффузии и увеличение сдвиговой вязкости. Обнаружены организация молекул в слои и наличие их плоскостного упорядочения. Получены зависимости кинетической силы трения от времени и нагрузки. Проведено их сравнение с экспериментальными данными.

Using the method of classical molecular dynamics we investigate the properties of ultrathin film of liquid argon, which consists of one or two layers of molecules and is confined by two atomically smooth crystalline diamond surfaces. The aim of the research is validating the use of rigid surfaces and one of the available models of the argon molecule. We study the behavior of the equilibrium and dynamic characteristics of the system. It is shown that at increasing external load the transition of film in the solid-like state occurs, which is indicated by the behavior of the velocity autocorrelation function of argon molecules, reduction of the magnitude of the diffusion coefficient and the shear viscosity increase. The organization of molecules in layers and the presence of their in-plane ordering are revealed. The dependences of the kinetic friction force on time and load are obtained. The results are compared with experimental data.