An ubiquitous mechanism for waterlike anomalies
利用碰撞驱动的分子动力学，研究了球形粒子通过有效双尺度势相互作用的系统。可以通过单个参数$λ$将电势从斜坡$(λ=0.5)$调谐到方肩电势$(λ=1.0)$，方肩电势代表两个长度尺度电势的族，其中最短的相互作用距离具有比最大的相互作用距离更高的势能。对于所有的潜力，范围之间的斜坡和方肩，密度和结构异常被发现，而扩散异常被发现在所有，但在方肩潜力。在方肩势中存在的反常现象，在以前的模拟中没有观察到，证实了双尺度势是系统呈现水状反常现象的普遍成分的假设
2008-12-31 cond-mat.soft
Solid-amorphous transition is related to the waterlike anomalies in a fluid without liquid-liquid phase transition
本文通过分子动力学模拟研究无液-液相变的水样异常流体，揭示双尺度竞争导致BCC晶体中非晶团簇形成及低温非晶化，并关联流体结构转变与kT最大值，阐明无液-液临界点系统水样行为的起源。
2023-02-12 cond-mat.soft
Anomalies in a waterlike model confined between plates
利用分子动力学模拟，我们研究了两个固定的疏水板之间的类水模型。该系统进行了测试的密度，扩散和结构的异常行为，并与散装的结果进行比较。在我们探索的限制距离范围内，我们观察到，在压力-温度相图中，最大密度的温度（TMD线），最大和最小扩散的温度发生在较低的温度下时，与体积值相比。对于两层之间的距离低于某一阈值$d\le d_c$，仅形成两层颗粒，对于$d\ge d_c$，形成三层或更多层。在三层的情况下，中心层保持液态，而接触层结晶。这一结果与原子模型的模拟结果一致。
2012-12-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Liquid crystal phase and waterlike anomalies in a core-softened shoulder-dumbbells system
利用分子动力学研究了250个双原子分子在核软化势作用下的热力学、动力学和结构。该系统表现出热力学、动力学和结构异常：在恒压下密度-温度平面上存在极大值，在恒温下扩散系数和平移序参量对密度存在极大值和极小值.从非常致密的系统开始，密度逐渐降低，低温下的迁移率首先增加，达到最大值，然后减少，达到最小值，最后增加。在压力-温度相图中，最大平移序参量线位于包围最大密度线的温度的扩散率极值线之外。我们比较我们的结果与单体系统表明，由于哑铃的各向异性导致一个更大的固相和液晶相的外观。热力学和动力学双重异常。
2009-12-17 cond-mat.soft
Waterlike anomalies in hard core-soft shell nanoparticles using a effective potential approach: pinned vs adsorbed polymers
在这项工作中，聚合物接枝纳米粒子的二维系统进行了分析，使用大规模的朗之万动力学模拟。有效的核心软化的潜力，获得了两种情况下：一个聚合物是自由旋转的纳米粒子的核心和第二个聚合物是固定的，与它们之间的$45^\circ$角。有效的核心软化电位的使用使我们能够探索完整的系统相空间。以这种方式，获得了每个电势的$PT$、$Tρ$和$Pρ$相图，其中包括所有流体和固体相。通过分析定压比热、系统均方位移、径向分布函数和密度-压力相图中的不连续性，确定了相边界。此外，由于在系统中的竞争，我们已经观察到的存在下的水状异常，如温度的最大密度-此外与TMD的趋势，以移动到较低的温度（负斜率）-和扩散异常。观察到每种纳米颗粒的不同形态（条纹、蜂窝状、无定形）。我们观察到，对于固定的聚合物的情况下，水状异常起源于潜在的特征长度尺度之间的竞争，而对于自由旋转的情况下，异常出现由于在相图中的稳定区域较小，没有观察到尺度之间的竞争。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Structural behavior of a two length scale core-softened fluid in two dimensions
2D竞争系统显示了大量的各种固体和聚集模式，重入流体相，连续熔化的KTHNY理论预测，在某些情况下，水状异常。在本文中，我们采用朗之万动力学模拟的斜坡状核心软化流体，具有两个特征长度尺度和上述所有功能。通过分析该系统的流体相，Bordin和Barbosa [Phys. Rev. E 97，022604（2018）]报告了两个水状异常区域的存在。现在，我们重新审视这个问题，集中在低温制度和更大范围的密度寻找异常行为的起源，固相和重入熔化之间的关系。现在，不是两个，而是三个异常区域被观察到。这些异常区与非晶态固体向团簇流体的重入熔化有关。它们不仅受势中特征尺度之间的竞争支配，而且还受粒子构象变化引起的额外竞争支配。这种竞争从固相扩展到流体相，反映在构造水状异常上。我们的结果在两个长度尺度的竞争势的复杂行为的阴影一些光，并有助于阐明在这些系统中的大量的固相和存在一个以上的水状异常区域之间的关系。
2020-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multiple liquid-liquid critical points and anomalies in core-softened potentials
在一维可解晶格模型和具有类费米势的三维流体中，利用分子动力学研究了流体的液-液相变与核软化势中的类水密度异常之间的关系.这两个系统被证明是目前三个液相，两个液-液相变紧密连接到两个不同的区域的异常密度增加。我们建议，上观察到的热膨胀系数作为压力的函数的振荡行为可以被用作液-液相和密度之间的连接的签名。
2012-06-19 cond-mat.soft
Thermodynamic and dynamic anomalies in a one dimensional lattice model of liquid water
研究了一维格子气模型中类水热力学和动力学反常行为的发生。用传递矩阵法得到了系统热力学，发现了密度和热力学响应函数的异常，当氢键（分子被空穴隔开）比范德华相互作用（分子接触）更吸引时，在零温高压下发现了两种流体结构之间的转变。这种转变类似于一个“临界点”，并密切联系在密度和热力学响应函数的异常。蒙特卡罗模拟进行了附近的这种转变，并用于计算的自扩散常数，随着密度增加，在液态水。
2010-09-23 cond-mat.soft
Density and structural anomalies in soft-repulsive dimeric fluids
我们报告的Monte Carlo结果的二聚体粒子相互作用通过一个核心软化的潜力系统的流体结构。更具体地说，二聚体通过一个反幂形式的排斥对势相互作用，以这样一种方式修改，即排斥强度在给定的距离范围内软化。这样一个研究的目的是调查如何伸长的二聚体和柔软的潜力影响模型的一些功能。我们的结果表明，即使相互作用不具有两个长度尺度的特征，二聚流体也表现出密度和结构异常。在增加二聚体的纵横比时，这种异常逐渐受阻，即使在密度异常消失后，结构异常仍然存在。这些结果揭示了非球形分子系统的特殊行为，显示几何和相互作用参数如何为异常的存在发挥根本作用。
2016-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic and Dynamic Anomalies for Dumbbell Molecules Interacting with a Repulsive Ramp-Like Potential
采用碰撞驱动离散分子动力学（DMD）方法，研究了由500个哑铃分子组成的系统在一个由等大小的$n$台阶组成的纯排斥斜坡型离散势作用下的热力学和动力学行为.我们比较了这两个系统的行为，$n = 18$和$n = 144$步骤。每个系统都表现出热力学和动力学异常，密度最大值和平移和旋转迁移率显示异常行为。从非常稠密的系统开始并降低密度，两种迁移率首先增加，达到最大值，然后减少，达到最小值，最后增加;这种行为类似于SPC/E水的行为。在压力-温度平面中的平移和旋转的流动性异常的区域强烈地依赖于$n$。与大多数液体的行为相反，平移扩散系数和取向相关时间的乘积随温度而增加。
2006-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Integral equation study of soft-repulsive dimeric fluids
利用积分方程理论研究了二聚体粒子通过纯排斥核软化势相互作用系统的流体结构和类水反常现象。在我们的模型中，二聚体相互作用通过一个排斥对势的反幂形式与软化的排斥强度。采用Ornstein-Zernike方法和参考相互作用位点模型（RISM）理论，研究了二聚体从单体构型（λ = 0）到正切构型（λ = 1）伸长λ逐渐增大时的类水反常行为.对于每个值的伸长率，我们考虑两个不同的值的相互作用的潜力，对应于一个和两个长度尺度，目的是提供一个全面的描述可能的流体的情况下，该模型。我们的理论结果与已有的或新生成的Monte Carlo数据进行了系统的比较：我们发现，理论和模拟一致提供了一个流体的图像，表现出密度和结构异常的低λ值和两个值的相互作用势。积分方程理论给出了准确的预测压力和径向分布函数，而温度发生异常被低估。在增加伸长率时，RISM理论仍然预测存在异常;后者在模拟中不再观察到，因为它们的发展可能被结晶的开始所阻止。我们讨论了我们的结果的可靠性积分方程理论在预测存在的水样异常的核心软化流体。
2016-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Breakdown of The Excess Entropy Scaling for the Systems with Thermodynamic Anomalies
本文模拟研究了Rosenfeld熵标度对不能用有效硬球近似的系统的适用性。研究了三个系统：赫兹球、高斯核模型和软排斥肩势。这些系统在低温下表现出扩散异常：扩散随着密度或压力的增加而增加。结果表明，对于属于有界势类的前两个系统，Rosenfeld标度公式只在无限温度极限下才有效，在无限温度极限下不存在反常现象。对于软排斥肩标度公式是有效的已经在足够低的温度，但是，异常范围之外。
2009-12-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural anomalies of fluids: Origins in second and higher coordination shells
压缩或冷却流体通常增强其静态粒子间相关性。然而，也有明显的例外。等温压缩可以降低流体的平移顺序，这些流体在其热力学和输运性质中表现出异常的水状趋势，而等容冷却（或加强吸引力相互作用）可以对具有短程吸引力的粒子的流体产生类似的影响。Yan等人[Phys. Rev. E 76，051201（2007）]对前一种类型的系统和Krekelberg等人[J. Chem. Phys. 127，044502（2007）]对后一种类型的系统的最近模拟研究提供了这样的结构异常可以与径向分布函数的第二和更远的配位壳层中的特定变化相关的例子。在这里，我们通过分析，通过分子模拟和积分方程理论，协调壳贡献的两体过剩熵的几个相关的模型流体，其中包括不同水平的分子分辨率确认的一般性，这种微观图片。结果表明，积分方程理论可以是一种有效的和计算成本低廉的第一遍工具，用于评估，仅基于对势，新的模型系统是否是表现出结构（因此热力学和运输）异常的良好候选人。
2008-01-11 cond-mat.soft
Phase behaviour of attractive and repulsive ramp fluids: integral equation and computer simulation studies
利用计算机模拟和一个自洽的积分方程，我们调查的相行为和热力学异常的球形粒子通过两个尺度的斜坡势（硬核加上排斥和吸引斜坡）和相应的纯排斥模型相互作用的流体。模拟和积分方程的结果预测的液-液分层时，吸引力的存在，除了气-液过渡。此外，在液-液过渡区附近出现流-固过渡，导致相图具有稍微复杂的拓扑结构。这种在中等密度下的固化也存在于排斥性斜坡流体中，从而防止流体-流体分离。
2007-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical anomalies and structural features of Active Brownian Particles characterised by two repulsive length scales
本文研究具有软壳和硬核双排斥长度尺度的二维主动布朗粒子，揭示势垒强度与活性比值接近1时产生的新结构及首次观测到的异常动力学。
2022-03-24 cond-mat.soft
Which mechanism underlies the water-like anomalies in core-softened potentials?
利用分子动力学模拟研究了粒子与由排斥肩组成的连续和离散核软化（CS）分子间势相互作用的热力学.通过仿真分析了其动力学特性和结构特性。我们表明，在连续版本的CS势的密度在恒定压力下有一个最大值为一定的温度。类似地，在恒定温度下的扩散常数$D$在密度$ρ_{\mathrm{max}}$处具有最大值，在密度$ρ_{\mathrm{min}}<ρ_{\mathrm{max}}$处具有最小值，并且结构性质也是异常的。对于离散CS电位，没有观察到这些异常。异常的情况下，在离散的情况下，它的存在下，在连续CS潜在的过剩熵的框架进行了讨论。
2007-09-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic and structural anomalies of the Gaussian-core model in one dimension
研究了一维经典粒子系统的平衡性质，系统通过高斯型有界排斥势相互作用。尽管没有一个适当的流体-固体相变，我们发现，该系统表现出一个复杂的行为，“异常”的密度和热力学响应功能，密切回顾那些观察到的散装和封闭的液态水。我们还讨论了出现在一个不寻常的结构制度的压缩下的冷流体，其特征在于密度相关性让人想起在集群晶体中发现的有序安排。
2012-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Complex Phase Behavior of The System of Particles with Smooth Potential with Repulsive Shoulder and Attractive Well
本文对具有吸引势阱的核软化体系的相行为进行了详细的模拟研究。不同的排斥肩宽和吸引力井深度被认为是允许监测排斥力和吸引力的影响，系统的相图。系统中的热力学异常也进行了研究。结果表明，扩散异常是稳定的小吸引力。
2010-08-18 cond-mat.soft
Correspondence Between the Phase Diagrams of TIP5P Water and a Spherically Symmetric Repulsive Ramp Potential
我们进行分子动力学模拟的一个众所周知的水模型（TIP 5 P对势）和一个简单的液体模型（两个尺度的排斥斜坡势），比较区域的异常行为在他们的相图。我们选择的斜坡电位的参数映射到一个有效的对电位来自TIP 5 P模型。我们发现，这两个系统的相图中的异常行为的区域可以映射到对方，如果（i）压力$P$和温度$T$被替换为$T-T_{C}$和$P-P_{C}$，分别，其中$(T_{C},P_{C})$是相应的系统的液-液临界点的坐标;和（ii）一个斜坡粒子对应于两个TIP 5 P分子。我们提出启发式的论点支持点（ii）。我们还认为，在斜坡电位的水一样的异常是由于粒子的能力，复制，压缩或加热时，迁移的水分子从第二壳到第一壳。
2007-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical points, phase transitions and water-like anomalies for an isotropic two length scale potential with increasing attractive well
分子动力学和蒙特卡罗研究是在一个家庭的核心软化（CS）的潜力，由两个长度尺度组成：排斥肩在短距离和另一个可变的规模，可以是排斥或强烈的吸引力，这取决于所使用的参数。压力-温度相图中的密度、扩散和结构反常区域随着系统的吸引力增大而减小。液-液转变是由于密度-压力等温线随吸引势阱的增大而呈现非单调行为的结果。我们发现，对于所有的CS势，液-气相变都是类Ising相变，其临界温度随吸引力的增大而增大。在蒙特卡罗模拟中没有发现液-液相变的类伊辛行为，这可能是由于稳定固相的存在。
2016-07-11 cond-mat.soft
Effects of confinement between attractive and repulsive walls on the thermodynamics of an anomalous fluid
本文用分子动力学模拟研究了一种受限于狭缝孔中的反常流体的热力学性质。我们发现，封闭流体的均匀部分的相图移动到更高的温度，密度和压力相对于散装，但它可以重新标度的散装情况下。我们计算了一个温和的增加流动性的均匀封闭的流体，我们解释为分层的结果，由于限制和集体模式，由于远程相关性。我们发现，在散装，封闭流体的结构，扩散和密度异常，该命令在水一样的层次结构，和液-液临界点（LLCP）。整体异常区域移动到更高的温度、密度和压力，并且LLCP与体相比较移位到更高的温度。受实验的启发，我们还计算了相图，不仅限于均匀的部分，但对于整个流体在孔隙中，并表明它是转向更高的压力，但保留了热力学，包括LLCP。由于我们的模型具有类似水的性质，我们认为，在实验中，过冷水被限制在狭缝孔中，如果亲水，宽度> 3 nm，如果疏水，宽度> 1.5 nm，LLCP的存在可能比在散装中更容易测试，在散装中它是不可直接访问的。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic models of the glass transition applied to a liquid with density anomalies
玻璃化转变的弹性模型将结构玻璃的弛豫动力学和弹性性质联系起来。它们是基于这样的假设，即松弛动力学是通过能量景观中的激活事件发生的，能量景观的能量尺度由材料的弹性决定。在这里，我们调查是否这样的弹性模型描述通过一个纯粹的排斥谐波势相互作用的粒子系统的弛豫动力学，专注于体积分数和温度范围，其特征在于由熵驱动的水-类似密度异常。我们发现明确的弛豫时间和扩散率之间的相关性，一方面，和平台剪切模量和德拜-沃勒因子的其他，从而支持弹性模型的玻璃化转变的有效性。然而，我们也表明，高原剪切模量是不相关的系统的基本能量景观的功能，在最近的结果与幂律势的差异。这对弹性模型的常见势能景观解释提出了挑战。
2015-08-19 cond-mat.soft
Anomalous phase behavior of a soft-repulsive potential with a strictly monotonic force
我们研究了一个经典的粒子质点系通过一个严格凸的软排斥势相互作用的相行为，该势与文献中迄今为止所考虑的成对软化排斥势不同，缺乏一个向下或零曲率的区域。尽管如此，这种相互作用的特点是由两个长度尺度，由于存在一系列的粒子间的距离，其中的斥力增加，减少距离，比在相邻区域慢得多。我们调查，使用广泛的蒙特卡罗模拟结合准确的自由能计算，所考虑的系统的相图。我们发现，该模型表现出多重入区的流固共存线，一个非常丰富的固体多态性与固-固过渡，和水一样的异常。尽管各向同性性质的粒子间的潜力，我们发现，在该系统可以存在的晶体结构中，也有一些非布拉维晶格，如cI 16和金刚石。
2009-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Softness dependence of the Anomalies for the Continuous Shouldered Well potential
通过分子动力学模拟，我们研究了一个质点系通过一个连续的各向同性的成对核软化势相互作用的粒子系统，该势由一个排斥肩和一个吸引阱组成。该模型显示了一个相图与三个流体相，气-液临界点，液-液临界点，密度，扩散和结构的异常。异常的层次与水的层次相同。我们研究了势的软度变化对异常的影响。我们发现，随着软核的变陡，密度异常区和扩散异常区在T - ρ平面上收缩，而构造异常区受影响较小。因此，液体可以具有不具有密度或扩散异常的异常结构行为。我们表明，通过考虑作为有效距离对应于高密度液体中的径向分布函数g（r）的前两个峰值的最大值，我们可以推广到连续的双尺度电位的密度和扩散的异常发生的标准，最初提出的不连续的电位。我们观察到，知识的前两个协调壳层的液体内的结构行为是不够的，以建立异常的发生。通过引入过量熵的累积序积分的密度导数，我们表明，在第四配位壳层的距离大的结构顺序调节的反常行为。通过比较不同的软势的结果，我们得出结论，密度和扩散异常的消失陡峭的电位是由于一个更结构化的短程秩序。所有这些结果增加了我们的理解，如何知道的相互作用势，我们可以评估可能存在的异常的液体。
2010-04-19 cond-mat.soft
Amorphous Radial Frustration and Water-Like Anomalies in a Ramp-Shoulder Fluid
Universidade Federal do Oeste da Bahia（巴伊亚联邦大学）；Universidade Federal do ABC（ABC联邦大学）；Universidade Federal de Pelotas（佩洛塔斯联邦大学）；Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
通过分子动力学模拟研究聚合物接枝纳米颗粒有效相互作用导出的三维粗粒化斜坡肩部流体，发现其热力学、结构和动力学反常，并揭示非晶径向挫败机制。
2026-05-21 cond-mat.soft
A Family of Tunable Spherically-Symmetric Potentials that Span the Range from Hard Spheres to Water-like Behavior
我们研究了一类由硬核和线性排斥斜坡组成的球对称势族的状态方程、扩散系数和结构序。这个通用的潜力有两个特征的长度尺度：硬和软芯直径。通过改变它们的比率$λ$来生成势族。我们发现负的热膨胀（热力学异常）和增加的扩散系数等温压缩（动态异常）$0\leqλ<6/7$。与在水中一样，这些异常发生的区域是（$T, ρ$）或（$T, P$）平面中的嵌套圆顶，热力学异常圆顶完全包含在动力学异常圆顶内。我们计算平移和取向的顺序参数（$t$和$Q_6$），并项目的（$t, Q_6$）平面上的平衡状态点，或顺序映射。当$λ$在4/7和6/7之间变化时，有序映射从水状行为演变为硬球状行为。因此，我们通过简单地改变硬核直径与软核直径的比率来遍历具有可调球对称势的家族的硬球（$λ=1$）和类水（$λ\sim4/7$）所包含的液体行为的范围。尽管动力学和热力学异常几乎发生在整个$0\leqλ\leq1$范围内，但水状结构异常（即，在压缩时$t$和$Q_6$两者的降低以及在异常区域中严格相关的$t$和$Q_6$）仅发生在$λ=4/7$周围。水一样的结构，动力学和热力学异常的出现完全是由于存在两个长度尺度，取向依赖的相互作用是缺席的设计。
2006-01-24 cond-mat.soft
New structural anomaly induced by nanoconfinement
我们利用分子动力学模拟探索了纳米孔中异常流体的结构特性。流体是由核心软化（CS）的潜力，有一个排斥性的肩膀和吸引力以及在更远的距离建模。改变流体-流体相互作用势的吸引阱深度，研究了两层或三层粒子体系中靠近纳米孔壁（接触层）粒子的平移序参量$t$和过剩熵$s_{ex}$的异常行为.当CS势的吸引阱较浅时，系统呈现三层到两层的过渡，并且除了通常的结构异常之外，在$t$和$s_{ex}$中还存在新的异常区域。对于足够深的有吸引力的井，系统从三层变化为块状剖面，并且在$t$和$s_{ex}$中仅观察到一个异常区域。我们的结果进行了讨论的基础上的流体-流体和流体-表面的相互作用。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Thermodynamics and Dynamics of the Two-Scale Spherically-Symmetric Jagla Model of Anomalous Liquids
利用分子动力学模拟，我们研究了一个由粒子通过球对称的两尺度Jagla斜坡势相互作用组成的液体模型，该斜坡势具有排斥斜坡和吸引斜坡。的Jagla潜在的显示异常类似于在液态水中发现的，即膨胀冷却后和压缩时的扩散率的增加，以及液-液（LL）相变的区域中的相图可访问的模拟。与四面体配位的液体不同，LL共存线具有正斜率，这是因为克拉珀龙关系，对应于高密度相（HDL）比低密度相（LDL）更有序的事实。当我们在高于临界压力的恒定压力下冷却系统时，流体动力学性质在越过Widom线时迅速从LDL样的流体动力学性质改变为HDL样的流体动力学性质。扩散率的温度依赖性也在Widom线附近迅速变化，即Arbidius图的斜率在进入HDL域时急剧增加。玻璃化转变的性质在两个相中是不同的，表明较不有序的相（LDL）是脆弱的，而较有序的相（HDL）是强的，这与四面体配位的液体如水二氧化硅、硅和BeF $_2$的行为一致。
2006-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
