Диссертация (Статистическое описание многочастичных эффектов в классических ион-молекулярных системах), страница 23

PDF-файл Диссертация (Статистическое описание многочастичных эффектов в классических ион-молекулярных системах), страница 23 Физико-математические науки (42020): Диссертация - Аспирантура и докторантураДиссертация (Статистическое описание многочастичных эффектов в классических ион-молекулярных системах) - PDF, страница 23 (42020) - СтудИзба2019-05-20СтудИзба

Описание файла

Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Статистическое описание многочастичных эффектов в классических ион-молекулярных системах". PDF-файл из архива "Статистическое описание многочастичных эффектов в классических ион-молекулярных системах", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве НИУ ВШЭ. Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ ВШЭ, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 23 страницы из PDF

Äëÿ ñëó÷àÿ d = 2, êîãäà ïîëèìåðíàÿ öåïü ñèëüíî àäñîðáèðîâàíà íà ïëîñêóþ ïîâåðõíîñòü, ôîðìóëà (5.62) áûëà èñïîëüçîâàíà â ðàáîòàõ[178, 181].Ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèèãàóññîâîé ïîëèìåðíîé öåïè âd-ìåðíîéïàðàáîëè÷åñêîé ïîòåíöèàëüíîé ÿìåÏîñòàíîâêà çàäà÷èÐàññìîòðèì ôóíêöèþ ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòè ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè ãàóññîâîé ïîëèìåðíîé öåïè â d-ìåðíîé ñèììåòðè÷íîé ïîòåíöèàëüíîéÿìå, êîòîðàÿ ìîæåò áûòü çàïèñàíà â ôîðìå ñëåäóþùåãî èíòåãðàëà ïî òðàåêòîðèÿì:ZP () =dDrexp − 2Z02bZN κdτ ṙ2 (τ ) δ  −20ZN0129dτ r2 (τ ) ,(5.63)ãäå κ êîýôôèöèåíò æåñòêîñòè èZDr exp −Z0 =d2b2ZN(5.64)dτ ṙ2 (τ )0 ïîñòîÿííàÿ íîðìèðîâêè ìåðû Âèíåðà.

Ïîëîæèì, ÷òî îäèí èç êîíöîâ ïîëèìåðíîé öåïè çàôèêñèðîâàí â íà÷àëå êîîðäèíàò, ò.å., r(0) = 0. Êðîìåòîãî, ïîëîæèì, ÷òî öåíòð ïàðàáîëè÷åñêîé ÿìû òàêæå íàõîäèòñÿ â íà÷àëåêîîðäèíàò. Èñïîëüçóÿ, êàê è â ïåðâîé ÷àñòè, çàìåíó ïåðåìåííûõ τ = sN ,ãäå 0 ≤ s ≤ 1, ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ïåðåïèñûâàåòñÿ â ñëåäóþùåì âèäåZP () =Drdexp −Z02N b2Z1 dsṙ2 (s) δ  −κN20Z1dsr2 (s) .(5.65)0Äàëåå, ïðèìåíÿÿ ôîðìóëó (5.31) äëÿ äåëüòà-ôóíêöèè â ïîäûíòåãðàëüíîìâûðàæåíèè (5.65), ïîëó÷èì:Z+∞P () =dξK(ξ)e−iξ ,2π(5.66)−∞ãäå ââåäåíà õàðàêòåðèñòè÷åñêàÿ ôóíêöèÿZK(ξ) =Drdexp −Z02N b2Z1dsṙ2 (s) +iξκN20Z1dsr2 (s) .(5.67)0Âû÷èñëåíèå õàðàêòåðèñòè÷åñêîé ôóíêöèèÕàðàêòåðèñòè÷åñêàÿ ôóíêöèÿ (5.67) ìîæåò áûòü ïåðåïèñàíà â ôîðìå:ZK(ξ) =Drdexp −Z02N b2Z1ds ṙ2 (s) − Ω2 r2 (s)  ,(5.68)01/2ãäå Ω = Ω(ξ) =.Çàòåì, âûäåëÿÿ ÿâíîå èíòåãðèðîâàíèå ïî ðàäèóñó-âåêòîðó R íåçàôèêñèðîâàííîãî êîíöåâîãî ìîíîìåðíîãî çâåíà öåïè, ïðèäåì ê âûðàæåíèþiξκN 2 b2dr(1)=RZZK(ξ) =dRr(0)=0130Drexp [−S[r]] ,Z0(5.69)ãäådS[r] =2N b2Z1(5.70)ds ṙ2 (s) − Ω2 r2 (s)0 âñïîìîãàòåëüíûé ôóíêöèîíàë.Êàê è â ïåðâîé ÷àñòè, âû÷èñëÿåì ãàóññîâûé èíòåãðàë ìåòîäîì ñåäëîâîéòî÷êè.

Ïðåäñòàâèì ñëó÷àéíóþ ôóíêöèþ r(s) â âèäå ñóììû:r(s) = vSP (s) + ρ(s).(5.71)Çäåñü ôóíêöèÿ vSP (s) óäîâëåòâîðÿåò óðàâíåíèþ Ýéëåðà-ËàãðàíæàδS[vSP ]d2=v̈(s)+Ωv(s)= 0,SPSPδvSP (s) N b2èëè(5.72)è ñëåäóþùèì ãðàíè÷íûì óñëîâèÿì vSP (0) = 0 è vSP (1) = R. Ñëó÷àéíàÿ âåêòîðíàÿ ôóíêöèÿ ρ(s), îïèñûâàþùàÿ ñëó÷àéíûå ôëóêòóàöèè îêîëî ýêñòðåìàëè vSP (s), óäîâëåòâîðÿåò íóëåâûì ãðàíè÷íûì óñëîâèÿì, ò.å.ρ(0) = ρ(1) = 0.

Ðåøåíèå óðàâíåíèÿ (5.72) äàåòv̈SP (s) + Ω2 vSP (s) = 0vSP (s) =R sin(Ωs).sin Ω(5.73)Äàëåå, âûïîëíÿÿ ïðîñòûå àëãåáðàè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ, ïîëó÷èìK(ξ) =ãäåd2πN b2d/2ZG(ξ)G(ξ) =èdR exp [−S[vSP ]] ,Ωsin Ωd/2(5.75),dΩR2dvSP (1)v̇SP (1)=.S[vSP ] =2N b22N b2 tan Ωãàóññîâûé èíòåãðàë ïî R, ïîñëå àëãåáðàè÷åñêèõÂû÷èñëÿÿâàíèé, ïîëó÷èìK(ξ) =1cos Ω(ξ)(5.74)d/2(5.76)ïðåîáðàçî(5.77).Ôîðìóëà (5.77) ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòü êóìóëÿíòû è ìîìåíòû ðàñïðåäåëåíèÿ. Ñòåïåííîé ðÿäln(cos Ω) =∞X(−1)n+1 B2n 22n−1 (1 − 22n )(2n)!nn=1131Ω2n(5.78)âìåñòå ñ ñîîòíîøåíèåì (5.36) äàåò ñëåäóþùåå âûðàæåíèå äëÿ êóìóëÿíòîâχk =(−1)k (k − 1)!B2k 22k−2 (1 − 22k )(κN 2 b2 )k ,k−1(2k)!d(5.79)êîòîðîå ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ìîìåíòû 3d + 42κN 2 b2µ1 = χ1 = hi =, µ2 = χ2 + µ21 = 2 =κN 2 b2 , ..448d(5.80)Èíòåðåñíî îòìåòèòü, ÷òî ñðåäíÿÿ ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ ãàóññîâîé ïîëèìåðíîé öåïè â d-ìåðíîé ñèììåòðè÷íîé ïîòåíöèàëüíîé ÿìå íå çàâèñèò îòðàçìåðíîñòè ïðîñòðàíñòâà.Îöåíêà ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿÒåïåðü ïåðåéäåì ê âû÷èñëåíèþ ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòèãàóññîâîé ïîëèìåðíîé öåïè ñ ïîìîùüþ ìåòîäà ïåðåâàëà.

Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííîå âûðàæåíèå (5.77) äëÿ õàðàêòåðèñòè÷åñêîé ôóíêöèè, ïîäñòàâëÿÿ åãîâ (5.66), ïðèäåì ê ñëåäóþùåìó èíòåãðàëóZ∞P (ε) =dξexp [−W (ξ)] ,2π(5.81)−∞ãäåΩ2 (ξ)λ+ ln cos Ω(ξ)2ýíåðãèÿ λ = / hi. ÓðàâíåíèådW (ξ) =2è ââåäåíà áåçðàçìåðíàÿèìååò âèä:(5.82)äëÿ ñåäëîâîé òî÷êè2dΩ(ξ)tanΩ(ξ)00W 0 (ξ0 ) =λ−= 0.4ξ0Ω(ξ0 )(5.83)Òàêèì îáðàçîì, â îêðåñòíîñòè ñåäëîâîé òî÷êèè èìååì ðàçëîæåíèå:1W (ξ) = W (ξ0 ) + W 00 (ξ0 )(ξ − ξ0 )2 + ..,2(5.84)dΩ(ξ0 )Ω(ξ0 )W (ξ0 ) =tan Ω(ξ0 ) −.8ξ02cos2 Ω(ξ0 )(5.85)ãäå âòîðàÿ ïðîèçâîäíàÿ èìååò âèä00Óðàâíåíèå äëÿ ñåäëîâîé òî÷êè ìîæåò áûòü ëåãêî ðåøåíî â äâóõ ïðåäåëüíûõ ñëó÷àÿõ: êîãäà λ 1 è λ 1.

 ñëó÷àå, êîãäà λ 1, èìååìΩ0 = Ω(ξ0 ) ' π/2 − 2/πλ, òàê ÷òîdW (ξ0 ) '2π2λ2− 2 + ln,8πλ132(5.86)èκ2 N 4 b4 2λ.W (ξ0 ) '8d(5.87)Âû÷èñëÿÿ ãàóññîâûé èíòåãðàë, ïðèõîäèì ê àñèìïòîòè÷åñêîìó ñîîòíîøåíèþ√ d/2−1 2 (d−1)/2 dπe dλπ dλP () '.(5.88)exp −d/2−122162κN b00Êàê âèäíî èç óðàâíåíèÿ (5.88), â îáëàñòè áîëüøèõ ýíåðãèé ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ íàïîìèíàåò ðàñïðåäåëåíèå Áîëüöìàíà ñ ýôôåêòèâíîé òåìïåðàòóðîé T = (16/dπ2) hi. äðóãîì ïðåäåëüíîì ñëó÷àå λ 1 èìååì Ω0 = Ω(ξ0) ' i/λ, òàê ÷òîdd− ln 24λ 2(5.89)κ2 N 4 b4 λ3W (ξ0 ) '.8d(5.90)W (ξ0 ) 'è00Âû÷èñëåíèå ãàóññîâà èíòåãðàëà äàåò:2d/2+1P () 'κN 2 b2dπλ31/2dexp −.4λ(5.91)Êàê âèäíî èç (5.91), ïðè ìàëûõ ýíåðãèÿõ ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ñòðåìèòñÿ ê íóëþ áûñòðåå ëþáîé ïîëîæèòåëüíîé ñòåïåíè λ.Ñîáèðàÿ âìåñòå ñîîòíîøåíèÿ (5.88) è (5.91), çàïèøåìhi√ π(d−1)/2 ed dλd/2−1 exp − π2 λ , λ 1162d/2−1 κN 2 b2P () 'd/2+11/2d2 2 2 d3exp − 4λ,λ 1.κN bπλ(5.92)Çàêëþ÷èòåëüíûå çàìå÷àíèÿ ýòîì ïðèëîæåíèè ñôîðìóëèðîâàí íîâûé ïîäõîä, îñíîâàííûé íà ôîðìàëèçìå èíòåãðèðîâàíèÿ ïî òðàåêòîðèÿì äëÿ âû÷èñëåíèÿ ôóíêöèé ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòè äâóõ õàðàêòåðèñòèê ãàóññîâîé öåïè êâàäðàòè÷íûõïî êîîðäèíàòàì åå çâåíüåâ â d-ìåðíîì åâêëèäîâîì ïðîñòðàíñòâå: êâàäðàòàðàäèóñà èíåðöèè è ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè öåïè â ñèììåòðè÷íîé ïàðàáîëè÷åñêîé ïîòåíöèàëüíîé ÿìå.

Äëÿ îáîèõ ñëó÷àåâ ïîëó÷åíû òî÷íûå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ õàðàêòåðèñòè÷åñêèõ ôóíêöèé è êóìóëÿíòîâ. Ïîëó÷åíû àñèìïòîòè÷åñêèå ñîîòíîøåíèÿ äëÿ ôóíêöèé ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòè óêàçàííûõ âåëè÷èí â îáëàñòè èõ áîëüøèõ è ìàëûõ çíà÷åíèé. Ïîëó÷åíî îáîáùåíèåêëàññè÷åñêîãî ðåçóëüòàòà Ôèêñìàíà äëÿ ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòè ðàäèóñà èíåðöèè ãàóññîâîé öåïè íà ñëó÷àé ïðîñòðàíñòâà ïðîèçâîëüíîé133ðàçìåðíîñòè.

Íà ïðèìåðå âû÷èñëåíèÿ ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòèïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè ãàóññîâîé öåïè â ïàðàáîëè÷åñêîé ïîòåíöèàëüíîéÿìå, ïðîäåìîíñòðèðîâàíû ïðåèìóùåñòâà ìåòîäà ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäîìÂîíãà-Óëåíáåêà. Îòìåòèì, ÷òî äîïîëíèòåëüíîå ïðåèìóùåñòâî ñôîðìóëèðîâàííîãî ìåòîäà ñîñòîèò â òîì, ÷òî îí ìîæåò áûòü ïðèìåíåí äëÿ âû÷èñëåíèÿ ôóíêöèé ðàñïðåäåëåíèÿ âåðîÿòíîñòè êâàäðàòè÷íûõ õàðàêòåðèñòèêäëÿ áîëåå ñëîæíûõ îáúåêòîâ, òàêèõ êàê äèáëîêñîïîëèìåðû è ïîëóãèáêèåïîëèìåðíûå öåïè, ÷òî ÿâëÿåòñÿ ïðåäìåòîì áóäóùèõ èññëåäîâàíèé.134Ëèòåðàòóðà1. Ben-Yaakov D., Andelman D., Harries D. and Podgornik R. Beyondstandard PoissonBoltzmann theory: ion-specic interactions in aqueoussolutions // J.Phys.: Condens.

Matter. 2009. V.21. P. 424106.2. Israelachvili J. Intermolecular and surface forces Academic Press, 2011 663 p.3. Naji A., Kanduc M., Forsman J. and Podgornik R. Perspective: CoulombuidsWeak coupling, strong coupling, in between and beyond // J. Chem.Phys. 2013. V.139. P. 150901.4. Grochowski P. and Trylska J. Continuum molecular electrostatics, salteects, and counterion bindinga review of the PoissonBoltzmann theoryand its modications // Biopolymers. 2008. V.89 P. 93-113.5. Netz R.R. Electrostatistics of counter-ions at and between planar chargedwalls: From Poisson-Boltzmann to the strong-coupling theory // Eur.

Phys.J. E. 2001. V.5 P. 557-574.6. Moreira A.G. and Netz R.R. Strong-coupling theory for counter-iondistributions // Europhys. Lett. 2000. V.52. P. 705-711.7. Podgornik R. Electrostatic correlation forces between surfaces with surfacespecic ionic interactions // J. Chem. Phys. 1989. V.91 P.

5840-5849.8. Netz R.R. and Orland H. Beyond Poisson-Boltzmann: Fluctuation eectsand correlation functions // The European Physical Journal E. 2000. V.1. P. 203-214.9. Forsman J. A Simple Correlation-Corrected Poisson-Boltzmann Theory //J. Phys. Chem. B. 2004. V.108 P. 9236-9245.10. Coalson R.D. and Duncan A. Statistical Mechanics of a Multipolar Gas: ALattice Field Theory Approach // J. Phys.

Chem. 1996. V.100, 7. P. 2612-2620.11. Abrashkin A., Andelman D. and Orland H. Dipolar Poisson-BoltzmannEquation: Ions and Dipoles Close to Charge Interfaces // PRL. 2007. V.99. P. 077801.12. Levy A., Andelman D. and Orland H. Dielectric Constant of Ionic Solutions:A Field-Theory Approach // PRL. 2012. V.108. P. 227801.13513. Buyukdagli S. and Ala-Nissila T. Microscopic formulation of nonlocalelectrostatics in polar liquids embedding polarizable ions // Phys.

Rev.E. 2013. V.87. P. 063201.14. Buyukdagli S. and Blossey R. Dipolar correlations in structured solventsunder nanoconnement // J. Chem. Phys. 2014. V.140. P. 234903.15. Ben-Yaakov D., Andelman D. and Podgornik R. Dielectric decrement as asource of ion-specic eects // J. Chem. Phys.

2011. V.134. P. 074705.16. Frydel D. Polarizable PoissonBoltzmann equation: The study ofpolarizability eects on the structure of a double layer // J. Chem. Phys. 2011. V.134. P. 234704.17. Hatlo M.M., van Roij R. and Lue L. The electric double layer at high surfacepotentials: The inuence of excess ion polarizability // EPL. 2012.

V.97. P. 28010.18. Borukhov I., Andelman D. and Orland H. Steric eects in electrolytes: Amodied Poisson-Boltzmann equation // PRL. 1997. V.79. P. 435.19. Antypov D., Barbosa M.C. and Holm C. Incorporation of excluded-volumecorrelations into Poisson-Boltzmann theory // PRE. 2005. V.71. P.061106.20. Kornyshev A. Double-layer in ionic liquids: paradigm change? // J.

Phys.Chem. B. 2007. V.111. P. 5545.21. Maggs A.C. and Podgornik R. General theory of asymmetric stericinteractions in electrostatic double layers // Soft Matter. 2015. V.12. P. 1219.22. Buyukdagli S. and Ala-Nissila T. Dipolar depletion eect on the dierentialcapacitance of carbon-based materials // EPL. 2012. V.98. P. 60003.23. Buyukdagli S., Achim C.V. and Ala-Nissila T. Ion size eects upon ionicexclusion from dielectric interfaces and slit nanopores // J.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5288
Авторов
на СтудИзбе
417
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее