uzluga.ru
добавить свой файл


Молекулярно-динамическое моделирование растворов чистых цис- и транс-декалина и их смесей

Еремин Роман Александрович, ЛРБ, ОИЯИ

Холмуродов Холмирзо Тагойкулович , ЛРБ, ОИЯИ

Авдеев Михаил Васильевич, ЛНФ, ОИЯИ

Декалин (декагидронафталин, C10H18)

  • Алициклический углеводород, полностью гидрированный аналог нафталина;

  • При нормальных условиях бесцветная сильно пахнущая жидкость;

  • Существует две изомерные формы декалина, отличающиеся относительным положением углеродных циклов (цис- и транс-):

  • Хороший растворитель многих органических соединений и полимеров.



Цель работы

Определение набора параметров потенциала, описывающего ван-дер-ваальсовое взаимодействие (Леннарда-Джонса), обеспечивающего адекватное описание свойств рассматриваемой физической системы

Моделирование

  • Молекулярно-динамическое (МД) моделирование проводилось с использованием кода общего назначения DL_POLY версии 2.18.

  • В качестве начальной конфигурации использовалось кристаллическое состояние декалина [1]; граничные условия: кубические.

  • Моделирование до равновесного состояния проводилось в NPT ансамбле Хувера (постоянное число частиц, давление и температура).



Потенциал межмолекулярного взаимодействия

  • Потенциал межмолекулярного взаимодействия моделировался суммой ван-дер-ваальсового (потенциал Леннарда-Джонса) и кулоновского взаимодействий [1]:

где , – параметры ван-дер-ваальсового взаимодействия i-го и j-го атомов, – расстояние между ними, – их заряды.
  • Для определения параметров взаимодействия между атомами различного сорта использовалось правило Лоренца-Бершелота [2, 3]:



Выбор параметров

цис-декалин:

ρ = 0.8621 g/cm3 (303.15K)[1]

Смеси с различным составом

Моделирование проводилось для смесей с различным относительным содержанием цис- и транс-декалина: 20/80, 50/50, 80/20

Результаты работы и направления дальнейших исследований

  • На основании сравнения результатов МД моделирования чистых цис- и транс-декалина и экспериментальных данных, определен набор параметров потенциала Леннарда-Джонса, описывающего ван-дер-ваальсовое взаимодействие;

  • Проверка указанного набора параметров показала, что макроскопические свойства смесей изомеров точно описываются в МД подходе независимо от изомерного состава;

  • Результаты позволяют проводить усложнение системы и рассматривать предельные растворы на основе декалина (смеси изомеров 50/50);

В настоящее время совместно с Лабораторией нейтронной физики им. И.М. Франка исследуются растворы монокарбоксильных кислот (миристиновой, стеариновой и олеиновой) в протонированном и дейтерированном декалине.

Благодарю за внимание