Bachelor thesis – Nicolas Wohlleben
Nicolas Wohlleben
Jamming für Wechselwirkungen mit unterschiedlichen Reichweiten
[PDF]
finished 2019-09
supervised by Michael Schmiedeberg
Abstract
Eine Vielzahl von Systemen lässt sich durch Potentiale mit langen Reichweiten charakterisieren. Beispiele sind kolloidale Suspensionen, welche aus mesoskopischen Teilchen bestehen, die in einer Flüssigkeit aufgelöst sind. Wir untersuchen in der folgenden Arbeit für solche Systeme mit langen Reichweiten das Jamming-Phänomen, also den Übergang ungeordneter Materie zu einem starren Zustand, wobei wir die Reichweite derWechselwirkungen durch einen Cutoff des Potentials kontrollieren. In der Literatur beschränkt sich die Betrachtung zumeist auf Systeme mit kurzen Reichweiten. Zu Beginn der Arbeit stellen wir die theoretischen Grundlagen des Jamming-Phänomens, als auch die Wechselwirkungen in kolloidalen Systemen dar, bevor wir im weiteren Verlauf den Aufbau der Computersimulation zusammenfassen und die wesentliche Funktionsweise der verwendeten Methoden beschreiben. Wir untersuchen durch Auswertung unterschiedlich parametrisierter, simulierter Systeme die Energie pro Teilchen und den dadurch nachweisbaren Jamming-Übergang. Insbesondere diskutieren wir die Bedeutung der Cutoff-Länge Rc und der Abschirmlänge Rs und weisen eine 1=Rc^3-Abhängigkeit der kritischen Packungsdichte nach. Mit Hilfe der radialen Verteilungsfunktion untersuchen wir im Weiteren die Struktur des Systems und stellen einen besonderen Einfluss des Cutoffs auf diese fest.
Eine Vielzahl von Systemen lässt sich durch Potentiale mit langen Reichweiten charakterisieren. Beispiele sind kolloidale Suspensionen, welche aus mesoskopischen Teilchen bestehen, die in einer Flüssigkeit aufgelöst sind. Wir untersuchen in der folgenden Arbeit für solche Systeme mit langen Reichweiten das Jamming-Phänomen, also den Übergang ungeordneter Materie zu einem starren Zustand, wobei wir die Reichweite derWechselwirkungen durch einen Cutoff des Potentials kontrollieren. In der Literatur beschränkt sich die Betrachtung zumeist auf Systeme mit kurzen Reichweiten. Zu Beginn der Arbeit stellen wir die theoretischen Grundlagen des Jamming-Phänomens, als auch die Wechselwirkungen in kolloidalen Systemen dar, bevor wir im weiteren Verlauf den Aufbau der Computersimulation zusammenfassen und die wesentliche Funktionsweise der verwendeten Methoden beschreiben. Wir untersuchen durch Auswertung unterschiedlich parametrisierter, simulierter Systeme die Energie pro Teilchen und den dadurch nachweisbaren Jamming-Übergang. Insbesondere diskutieren wir die Bedeutung der Cutoff-Länge Rc und der Abschirmlänge Rs und weisen eine 1=Rc^3-Abhängigkeit der kritischen Packungsdichte nach. Mit Hilfe der radialen Verteilungsfunktion untersuchen wir im Weiteren die Struktur des Systems und stellen einen besonderen Einfluss des Cutoffs auf diese fest.