Transições de Fase

Estas simulações foram conduzidas pelo controlo da temperatura (ver Introdução sobre o significado do procedimento e os perfis esperados para os diagramas de fase).
Para cada nanocluster (com 8, 64, 216 e 512 iões) foram realizadas dois tipos de cálculo: aquecimento lento e arrefecimento lento.
Adicionalmente, os clusters com 216 e 512 iões foram sujeitos a arrefecimentos rápidos a partir dos líquidos de modo a detectar estruturas vítreas. Seguidamente, estas foram aquecidas lentamente de modo a observar o seu "annealing" para estruturas cristalinas.

Note-se que o número de iões não é "mágico". De facto, KCl cristaliza numa rede cúbica de faces centradas (f.c.c.). Assim, considerando a translação da célula unitária com dois iões (K⁺ e Cl^-) através o espaço tridimensional, encontraremos o número de iões correcto (2xn)³, onde n é o número de células unitárias por dimensão.

As figuras seguintes mostram a evolução das energias configuracional e total, e de outras propriedades, em função da temperatura, para clusters com 64 e 512 iões. A Tabela guia o leitor para as animações computacionais dos diferentes clusters e processos. Os detalhes das simulações estão descritos em:

Phase Transitions in Ionic Clusters, F.Fernandes; L.Neves, American Institute of Physics Conference Proceedings (F. Bernardi, J.L. Rivail, Eds), 330 (1995) 313-318

       Figure 1. Fusão e solidificação por aquecimento e

                    arrefecimento lentos

Figure 4. m.s.d. antes e depois da solificação

Figure 2. r.d.f. antes da fusão

Figure 3. r.d.f. depois da fusão

Figure 5. Instantâneo no fim da linha
    de solificação (~2K)

              Figure 6. Fusão e solidificação por aquecimento e
                          arrefecimento lentos, e formação de vidros
                          por arrefecimento rápido

Cristal a ~100 K, após arrefecimento lento do líquido

Vidro a ~100 K, após arrefecimento rápido do líquido