بررسی رفتار ترشوندگی سطوح با استفاده شبیه سازی دینامیک مولکولی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران, دانشیار دانشکده شیمی

2 دانشگاه تهران, پردیس بین المللی کیش

چکیده

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی یکی از تکنیک‌های محاسباتی کامپیوتری است که برای بازسازی رفتار سیالات بر روی سطوح در مقیاس مولکولی می تواند به کار می‌رود. در سال های اخیر بررسی ترشوندگی نانوساختارها مانند گرافن و نانوذرات و نیز سطوح فلزی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده است زیرا کنترل ترشوندگی روی سطوح، کاربردهای زیادی در علوم مختلف به ویژه در ساخت سطوح هوشمند دارد. شبیه‌سازی دینامیک مولکولی می‌تواند برای تکمیل و یا تایید داده‌های تجربی مربوط به برهم‌کنش سیال و سطح بستر مورد استفاده قرار گیرد. در بررسی ترشوندگی با رویکرد شبیه سازی دینامیک مولکولی، معمولا کمیتهای زیر محاسبه می گردند که در کار حاضر شرح داده میشوند. زاویه تماس، کشش سطحی، پروفایل دانسیته سیال بر سطح، تعداد پیوند هیدروژنی، جهت گیری مولکولی، پارامتر نظم، انرژی برهمکنش سیال و سطح، و ضریب نفوذ. از بین کمیتهای فوق، دو کمیت زاویه تماس و کشش سطحی از طریق تجربی نیز قابل اندازه گیری هستند و میتوانند اطلاعات ارزشمندی راجع به پدیده ترشوندگی ارائه دهند. با توجه به میزان نیروی پیوستگی بین مولکول‌های آب و نیروی چسبندگی بین مولکول‌های آب و سطح، مقدار زاویه تماس و در نتیجه ترشوندگی سطح تحت تاثیر قرار میگیرد. در حالتی که سطح دارای زبری است دو مدل اصلی ونزل و کسی باکستر برای توضیح رفتار قطره روی سطح ارائه شده است. در مدل ونزل مایع فضای بین زبریهای و فرورفتگی‌های سطح توسط سیال پر می‌شود. از سوی دیگر، رفتار سیال در مجاورت سطح تا حد زیادی تحت تأثیر ماهیت سطح قرار می‌گیرد و تعیین کشش سطحی نقش مهمی در درک رفتار فوق بازی می‌کند.
 

کلیدواژه‌ها