Ordered equilibrium structures of soft particles in layered systems

Abstract

Inspired by the various work about confined condensed matter systems we investigate ordered equilibrium structures formed by soft particles, interacting via Gauss potential, that are confined betweeen two particular hard walls of variable distance. Using search strategies that are based on ideas of genetic algorithms, the energetically most favourable particles arrangements are identified. We obtain a detailed phase diagram of the system, that includes transition lines between the emerging structures and the number of layers that the system forms.<br />Inspired by experiments, we put particular effort to gain a deeper insight into the phase transition mechanisms, i.e., the buckling and the prism phase transition. Furthermore, we go to very large wall distances, where the transition from the confined system to the bulk system is investigated.

Inspiriert von mannigfaltigen Arbeiten im Bereich kondensierter Materie, in begrenzter Geometrie, untersuchen wir geordnete Gleichgewichtszustände weicher Teilchen, welche über ein Gauss Potential wechselwirken und durch zwei harte Wände variabler Distanz begrenzt sind. In der Anwendung von Optimierungsstrategien, die auf Ideen von genetischen Algorithmen basieren, werden Teilchenanordnungen niedrigster Energie betrachtet. Wir erhalten ein detailliertes Phasendiagramm, welches Phasengrenzen zwischen hervorgehender Strukturen, sowie der Anzahl von Schichten, die das System formt, enthält. Inspiriert von Experimenten bemühen wir uns im Besonderen um die Erlangung detailliert Einsicht in Mechanismen der Phasenübergänge mittels "Buckling" oder Prismen Phasen. Darüber hinaus untersuchen wir, für große Wandabstände, den Übergang vom begrenzten zum unbegrenzten System.<br />