Структурные свойства комплексной (пылевой) плазмы при кристаллизации и плавлении

Методом молекулярной динамики исследуется изменение локального порядка ограниченной комплексной (пылевой) плазмы при ее кристаллизации и плавлении. Динамика микрочастиц рассматривается в рамках ланжевеновского термостата, парное взаимодействие между заряженными частицами описывается экранированным кулоновским потенциалом (потенциалом Юкавы) с конфайнментом — жесткой упругой стенкой. Показано, что начало кристаллизации такой системы сопровождается образованием кластеров с гексагональной плотной упаковкой (hcp), заметная часть которых впоследствии трансформируется в гранецентрированную кубическую фазу (fcc). Образовавшийся при кристаллизации плазменный кристалл состоит из метастабильной hcp-фазы, fcc-кластеров и небольшой доли кластеров, имеющих объемно-центрированную кубическую (bcc) кристаллическую решетку. При повышении температуры термостата, начиная с некоторого порогового значения, наблюдается резкое уменьшение fcc/bcc-кластеров, что является важным индикатором начала плавления плазменного кристалла.