بررسی رفتار ترشوندگی سطوح با استفاده شبیه سازی دینامیک مولکولی

شبیه سازی دینامیک مولکولی یکی از تکنیک های محاسباتی کامپیوتری است که برای بازسازی رفتار سیالات بر روی سطوح در مقیاس مولکولی می تواند به کار می رود. در سال های اخیر بررسی ترشوندگی نانوساختارها مانند گرافن و نانوذرات و نیز سطوح فلزی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده است زیرا کنترل ترشوندگی روی سطوح، کاربردهای زیادی در علوم مختلف به ویژه در ساخت سطوح هوشمند دارد. شبیه سازی دینامیک مولکولی می تواند برای تکمیل و یا تایید داده های تجربی مربوط به برهم کنش سیال و سطح بستر مورد استفاده قرار گیرد. در بررسی ترشوندگی با رویکرد شبیه سازی دینامیک مولکولی، معمولا کمیتهای زیر محاسبه می گردند که در کار حاضر شرح داده میشوند. زاویه تماس، کشش سطحی، پروفایل دانسیته سیال بر سطح، تعداد پیوند هیدروژنی، جهت گیری مولکولی، پارامتر نظم، انرژی برهمکنش سیال و سطح، و ضریب نفوذ. از بین کمیتهای فوق، دو کمیت زاویه تماس و کشش سطحی از طریق تجربی نیز قابل اندازه گیری هستند و میتوانند اطلاعات ارزشمندی راجع به پدیده ترشوندگی ارائه دهند. با توجه به میزان نیروی پیوستگی بین مولکول های آب و نیروی چسبندگی بین مولکول های آب و سطح، مقدار زاویه تماس و در نتیجه ترشوندگی سطح تحت تاثیر قرار میگیرد. در حالتی که سطح دارای زبری است دو مدل اصلی ونزل و کسی باکستر برای توضیح رفتار قطره روی سطح ارائه شده است. در مدل ونزل مایع فضای بین زبری های و فرورفتگی های سطح توسط سیال پر می شود. از سوی دیگر، رفتار سیال در مجاورت سطح تا حد زیادی تحت تاثیر ماهیت سطح قرار می گیرد و تعیین کشش سطحی نقش مهمی در درک رفتار فوق بازی می کند.