Моделирование жидкого гелия-4 в аэрогеле методом теории функционала плотности

Методом теории функционала плотности исследовано распределение жидкого ${}^{4}\mathrm{He}$ в разных типах конфайнмента: адсорбирующий и неадсорбирующий аэрогель на основе диоксида кремния $\mathrm{SiO}_2$ и адсорбирующая однородная нить. Продемонстрировано, что атомы гелия имеют тенденцию к адсорбции на вогнутой поверхности аэрогеля. Показано, что для конфайнмента, обладающего дробной массовой размерностью на определенных масштабах, жидкий гелий также обладает дробной массовой размерностью на этих масштабах. Исследована зависимость энергии жидкого гелия от количества атомов для разных типов адсорбирующей поверхности. Установлено, что удельная полная энергия жидкого гелия в притягивающем и непритягивающем потенциалах при уменьшение количества частиц ведет себя по-разному, что свидетельствует об неэкстенсивности рассматриваемой системы. Таким образом, продемонстрирована необходимость учета поверхностных эффектов и дробной массовой размерности при исследовании свойств жидкого гелия в ограниченной геометрии.