Nichtgleichgewichtsmolekulardynamik von weicher kondensierter Materie - Transportanomalien bei Systemen mit beschränkter Wechselwirkung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem DFG-Projekt sollten folgende Themen bearbeitet werden: 1. Nichtgleichgewichts-Molekulardynamik (NEMD) zur Bestimmung der Scherratenabhängigen Viskosität für das Gaussian Core Model (GCM) Fluid. 2. Bestimmung der Flüssig-Fest Phasengrenze mit Hilfe von NEMD-Methoden. 3. Entropieskalierung von Transportkoeffizienten. Die NEMD-Simulationen konnten für 75 Phasenraumpunkte am CMS abgeschlossen werden. Insgesamt ergaben sich 2550 Einzelsimulationen, die, über den ganzen Förderzeitraum verteilt, berechnet wurden. Eine eingehende Analyse der Daten konnte wegen der extrem großen Datenmenge noch nicht durchgeführt werden. Die Flüssig-Fest Phasengrenze konnte für das GCM vollständig bestimmt werden. Ein Vergleich mit einer neueren Berechnungsmethode ergab eine sehr gute Übereinstimmung, so dass die am CMS entwickelte Simulationsmethode als gesichert angesehen werden kann. Für den Diffusionskoeffizienten des GCM konnten wir ein Skalierungsgesetz mittels der Exzessentropie herleiten. Für die Viskosität und die Wärmeleitung gelang uns dies noch nicht. Wie wir nachweisen konnten, verliert die Stokes-Einstein Relation im GCM bei hohen Dichten ihre Gültigkeit. Daher ist z.Zt. nicht geklärt, ob überhaupt ein globales Skalierungsverhalten, wie bei der Diffusion, möglich ist. Das soll Gegenstand weiterer Untersuchungen sein. Zusätzlich zu den oben genannten Themen konnte von mir in den vier Monaten ein neues, sehr interessantes Thema bearbeitet werden: 4. Aufbau einer Thermodynamik ausgehend von ersten Grundprinzipien,- direkte Berechnung thermophysikalischen Eigenschaften aus MD-Simulationen. Hier konnte eine neue, vielversprechende Simulationsmethode begonnen werden, die die Berechnung einer vollständigen Thermodynamik eines Systems mittels MD- Simulation erlaubt. Die Methode basiert auf der Boltzmannschen Entropiedefinition, - thermodynamische Größen werden auf Phasenraumfunktionen reduziert. Die erste Version eines Programmcodes konnte entwickelt werden. Das Programm soll zunächst an einem Lennard Jones System validiert werden und soll dann für das GCM verwendet werden.
