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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/8065| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Estrutura, modos normais e "melting" de um sistema binário de partículas carregadas confinadas em um potencial parabólico |
| Autor(es): | Munarin, Felipe de Freitas |
| Orientador: | Ferreira, Wandemberg Paiva |
| Coorientador: | Farias, Gil de Aquino |
| Palavras-chave: | Partículas confinadas;Potencial parabólico;Sistema binário de partículas;Física da matéria condensada;Método de Monte Carlo;Termodinâmica |
| Data do documento: | 2005 |
| Citação: | MUNARIN, F. F. Estrutura, modos normais e "melting" de um sistema binário de partículas carregadas confinadas em um potencial parabólico. 2005. 82 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. |
| Resumo: | Neste trabalho são analisadas as propriedades estruturais dinâmicas e térmicas de um sistema bidimensional, contendo dois tipos de partículas com diferentes cargas e/ou massas. As partículas carregadas interagem através de um potencial coulombinano e são mantidas em um região finito de plano por um potencial parabólico. A estrutura da configuração do estado fundamental, bem como o espectro de freqüências dos modos normais de vibração, são analisados em função da razão entre as cargas e da razão entre as massas dos dois tipos de partículas. Em geral, mostra-se que uma segregação entre os diferentes tipos de partícula ocorre para valores críticos da razão entre as cargas (massas). No entanto, configurações assimétricas, nas quais os dois tipos de partículas estão misturadas são também obtidas. Um elevado numero de configurações estáveis do sistema é obtido quando a razão entre as cargas é igual ou aproximadamente igual a razão entre as massas das diferentes partículas. Esse interessante acoplamento das propriedades elétricas e inerciais do sistema tem reflexo na temperatura em que o aglomerado sofre a transição. O espectro dos modos normais foi cuidadosamente analisado. Em particular, a mínima freqüência não-nula, que é associada à estabilidade das configurações do estado fundamental, foi extensivamente analisada em função da razão entre as cargas (massas) das partículas. Observa-se que, para uma mesma configuração do estado fundamental, diferentes modos de vibração, associados a mínima freqüência não nula, podem ser excitados. As diferentes configurações do sistema, em função da razão entre as cargas e as massas de ambos os tipos de partículas, podem ser resumidas em um diagrama de fase. Transições de fase estruturais são observadas quando o sistema muda de uma configuração de mistura, para uma configuração na qual ambos os tipos de partículas estão separadas em camadas distintas. Observa-se que a ordem da transição é determinada pela razão entre as cargas e/ou massas das partículas. Um parâmetro de ordem que caracteriza a configuração de ambos os dois tipos de partículas é definido. O estado em que as diferentes partículas estão separadas é diferenciado de outros arranjos. Por fim, a transição sólido-líquido é analisado. Em geral, configurações com números "mágicos" de partículas em diversas camadas apresentam uma alta temperatura de fusão. |
| Abstract: | We analyze in this work the structural, dynamical, and thermal properties of a twodimensional system with two types of particles with different charges and/or masses. The charged particles interact through a Coulomb potential and are kept together in a finite region of the plane by a parabolic confinement potential. The structure of the ground state configuration, as well as the normal mode spectrum, are analyzed as a function of the ratio between charges and the ratio between masses of the two types of particles. In general, we show that there is a natural segregation of the distinct particles for critical values of the ratio between charges (masses). However, asymmetrical mixed configurations are also obtained. A very large number of stable configurations is obtained when the ratio between charges is equal, or approximately equal to, the ratio between masses of the different type of particles. The coupling between electrical and inertial properties of the system plays an important role in the critical temperature in which the system presents a solid-liquid phase transition. The normal mode spectrum is carefully analyzed. In particular, the lowest non-zero frequency, which is associated to the stability and deformability of the ground state configuration, is extensively studied as a function of the ratio between charges (masses) of the particles. It is found that a particular ground state configuration may present different normal modes, associated to the lowest non-zero frequency, according to the ratio between the charges (masses) of the particles. The degree of mixing of the two types of particles is summarized in phase diagram. Structural phase transitions from a mixed configuration to the one where the distinct types of particles are separated in different shells are observed. We find that the order of the structural phase transition is also determined by the ratio between charges and masses. A like-order parameter, which characterizes the configuration of the cluster, is defined. Finally, the solid-liquid transition is studied. In general, we find that ground state configurations with magic numbers of particles, presents a high melting temperature. In addition, a very interesting re-entrant effect is presented. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/8065 |
| Aparece nas coleções: | DFI - Dissertações defendidas na UFC |
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