نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان
2 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان
چکیده
در این مقاله به بررسی رفتار فازی میله‌هایی با سطح مقطع مربعی ( D.D) و دایره‌ای (قطرD ) در بین دو دیوارۀ سخت با استفاده از نظریۀ پارسونز-لی و به کار بردن تقریب زوانزیگ پرداختیم. تمرکز ما یافتن فاصله‌ای از صفحات ( H) و اندازه‌ای از ذرات است که در آنها فاز سامانه بدون رخداد گذارفاز تغییر می‌کند. در این مطالعه مشخص شد در صورتی که فاصلۀ صفحات از طول ذرات کوچک‌تر باشد برای هر ذره‌ای که نسبت طول (L) آن به D بیشتر از 1 است گذارفاز مرتبۀ دوم رخ می‌دهد و بیشتر ذرات در جهت خاصی موازی با صفحات قرار می‌گیرند که چگالی رخداد این نوع گذارفاز با افزایش طول ذرات کاهش می‌یابد. همچنین به این نتیجه رسیدیم در صورتی که فاصلۀ بین صفحات از 2D بزرگ‌تر و ( 1D)< 2D) >L ) باشد علی‌رغم تغییر فاز سامانه، با افزایش چگالی ذرات هیچگونه گذارفازی رخ نمی‌دهد. به علاوه مشخص شد که ذرات استوانه‌ای شکل برخی رفتارهای خلاف انتظار را از خود نشان می‌دهند که می‌تواند از عملکرد نامناسب نظریۀ به کار برده شده و یا رفتار واقعاً فیزیکی آنها باشد که برای رفع ابهام به مطالعات دقیق‌تری نیاز است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Phase behavior of hard rods between two walls: Phase change of particles without occurring phase transition
نویسندگان [English]
- Roohollah Aliabadi 1
- Nasrin Aminizadeh 2
- Alireza Nourmandipour 1
1 Department of Physics, Sirjan University of Technology, Sirjan, Iran
2 School of Mechanical Engineering, Sirjan University of Technology, Sirjan, Iran
چکیده [English]
In this study, we investigated the phase behavior of rods with square ( ) and circular (diameter D) cross sections between two hard walls using the Parsons-Lee theory and applying the Zwanzig approximation. Our focus is to find wall-to-wall separations (H) and the size of particles in which the phase of the system changes without occurring a phase transition. It was determined that if the distance between the plates is smaller than the length of the particles, for any particle whose length (L) to diameter ratio is greater than 1, the second order phase transition occurs, and most of the particles are placed in a certain direction parallel to the plates, which this type of phase transition takes place at lower densities with increasing particle’s aspect ratio. We also came to the conclusion that if the distance between the plates is greater than and , despite the phase change of the system with increasing particle density, no phase transition will occur. In addition, it was found that the cylindrical shaped particles show some unexpected behaviors, which could be due to the inappropriate performance of the applied theory or their real physical behavior, which requires more detailed studies to resolve the ambiguity.
کلیدواژه‌ها [English]
- liquid crystal
- phase transition
- rods
- confined
- nematic
- L Onsager, N. Y. Acad. Sci. 51 (1949) 627.
- L Mederos, E Velasco, and Y Martínez-Ratón, Phys. Condens. Matter. 26 (2014) 463101.
- H H Wensink and C Avendaño, Rev. E. 94 (2016) 62704.
- G Cinacchi and S Torquato, Chem. Phys. 143 (2015) 224506.
- A Chrzanowska, P I C C Teixeira, H Ehrentraut and D J Cleaver, Phys. Condens. Matter. 13 (2001) 4715.
- R J Bushby and O R Lozman, Opin. Colloid Interface Sci. 7 (2002) 343.
- P Huber, Phys. Condens. Matter. 27 (2015) 103102.
- M M Piñeiro, A Galindo, and AO Parry, Soft Matter 3 (2007) 768.
- P Poier, S A Egorov, C N Likos, and R Blaak, Soft Matter 12 (2016) 7983.
- F Barmes and D J Cleaver, Rev. E. 69 (2004) 61705.
- H Reich and M Schmidt, Phys. Condens. Matter 19 (2007) 326103.
- L Bellier-Castella, D Caprion, and J P Ryckaert, Chem. Phys. 121 (2004) 4874.
- M P Allen, Phys. 117 (2019) 2391.
- M P Allen, Chem. Phys. 112 (2000) 5447.
- L A Madsen, T J Dingemans, M Nakata, and E T Samulski, Rev. Lett. 92 (2004) 145505.
- G R Luckhurst, Thin Solid Films 393 (2001) 40.
- H Mundoor, S Park, B Senyuk, H H Wensink, and I I Smalyukh, Science 360 (2018) 768.
- R Alben, Chem. Phys. 59 (1973) 4299.
- R Berardi, and C Zannoni, Chem. Phys. 113 (2000) 5971.
- R A Skutnik, L Lehmann, S Püschel-Schlotthauer, G Jackson, and M Schoen, Phys. 117 (2019) 2830.
- J C Eichler, R A Skutnik, A Sengupta, M G Mazza, and M Schoen, Phys. 117 (2019) 3715.
- R Aliabadi, P Gurin, E Velasco, and S Varga, Rev. E. 97 (2018) 012703.
- R van Roij, M Dijkstra, and R Evans, , Lett. 49 (2000) 350.
- R Aliabadi, M Moradi, and S Varga, Rev. E 92 (2015) 032503.
- H Salehi, S Mizani, R Aliabadi, and S Varga, Rev. E. 98 (2018) 032703.
- H H Wensink, H Löwen, M Marechal, A Härtel, R Wittkowski, U Zimmermann, A Kaiser, and A M Menzel, Phys. J. Spec. Top. 222 (2013) 3023.
- A Leferink op Reinink, E van Den Pol, A V Petukhov, G J Vroege, and H N W Lekkerkerker, Phys. J. Spec. Top. 222 (2013) 3053.
- E Basurto, P Gurin, S Varga, and G Odriozola, Rev. Res. 2 (2020) 13356.
- J M Kosterlitz and D J Thouless, Phys. C: Solid State Phys. 6 (1973) 1181.
- D Frenkel and R Eppenga, Rev. A 31 (1985) 1776.
- R Zwanzig, Chem. Phys. 39 (1963) 1714.
- H Reich, M Dijkstra, R van Roij, and M Schmidt, Phys. Chem. B 111 (2007) 7825.
- M Dijkstra, R van Roij, and R Evans, Rev. E 63 (2001) 517031.
- Rickayzen, Mol. Phys. 95 (1998) 393.
- L Scolari, T T Alkeskjold, J Riishede, A Bjarklev, D S Hermann, M D Nielsen, and P Bassi, Express13 (2005) 7483.
- J D Parsons, Rev. A 19 (1979) 1225.
- S Lee, Chem. Phys. 89 (1988) 7036.
- R Aliabadi, S Nasirimoghadam, and H H Wensink, Rev. E 105 (2022) 064704.
- J A Cuesta and D Frenkel, Rev. A 42 (1990) 2126.
- M A Bates and D Frenkel, Chem. Phys. 112 (2000) 10034.
- P Gurin, G Odriozola, and S Varga, New J. Phys. 23 (2021) 063053.
- R Aliabadi, J. Phys. Res. 22 (2023) 911.
)