Etude numérique des propriétés thermiques des cristaux formés par des particules chargées par la technique de Monte Carlo
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Date
2014
Authors
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Publisher
Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou
Abstract
L’augmentation de N fait augmenter le nombre de couches ainsi que l’énergie par grain dans le système. En faisant augmenter la température d'un pas petit (de l'ordre de 10-4 ), nous avons remarqué que la configuration d'équilibre de la structure est affectée soit par un saut d'un grain d'une couche à une autre, soit par une rotation d'un petit d'angle des grains sur leurs couches. Plus la température augmente, plus la structure en couches commence à disparaître pour les systèmes de N < 100 et les configurations d'équilibre correspondent aux états métastables. L'effet de la température sur les configurations d'équilibre des systèmes de N > 100, est traduit par l'augmentation de la distance inter-grains et l'apparition de vortex dans les structures condensées de N élevé. Nous avons pu également suivre l'évolution des transitions structurales sous l'effet de l'agitation thermique pour différentes tailles de système (différent nombre de grains N), jusqu'à atteindre la température de fusion de ces structures coulombiennes bidimensionnelles. Aussi, nous avons trouvé que la transition ordre-désordre ( transition solide-liquide ou encore fusion) n'est pas directe; c'est à dire qu'il existe une phase intermédiaire 'hexatique' située entre la phase solide ordonnée à très basse température et la phase liquide désordonnée à la température de fusion. Les grains dans la phase hexatique, perdent l'ordre orientationnel et gardent un ordre quasi-translationnel.
L'observation expérimentale de la cristallisation des particules chargées dans les plasmas poussiéreux (complexes), en 1994, a permis l'émergence de la physique des cristaux coulombiens et de la matière condensée. Outre les propriétés communes aux milieux ionisés, les plasmas complexes se comportent comme des cristaux, avec un avantage consistant en la possibilité de leur observation à l'oeil nu. Il est devenu clair que les structures et les propriétés à l'échelle nano peuvent avoir un effet profond sur les propriétés optiques, électriques et mécaniques des matériaux méso- ou macroscopique. D'où, les mesures cinétiques (à l'échelle d'une particule individuelle) du processus de cristallisation et sa dynamique sont une grande importance. Les plasmas complexes sont des systèmes idéals pour telles mesures dont la particule dominante, grain (microparticule) chargé, peut être visualisée individuellement et à la température ambiante. Dans le travail de ce mémoire, nous avons utilisé la méthode stochastique (probabiliste) de Monte Carlo qui ne tient pas compte du temps réel. Comme perspectives de travail, il serait intéressant de reprendre cette étude en utilisant une autre méthode de simulation déterministe (en fonction du temps réel), telle que la technique de dynamique moléculaire.
Description
47 f. : ill. ; 30 cm. +(CD-Rom)
Keywords
Cristal
Citation
Energétique