第1章 胶体系统与Wigner晶格 1
1.1 胶体系统简介 1
1.1.1 软球胶体系统 1
1.1.2 二维胶体系统 2
1.1.3 准一维胶体系统 6
1.1.4 自泳胶体粒子系统 8
1.2 Wigner晶格 9
1.3 其他实验系统 12
1.3.1 复杂等离子体实验系统 12
1.3.2 平板上的带电不锈钢球实验系统 17
1.3.3 液体表面的铁磁性圆盘实验系统 19
1.3.4 激光冷却离子实验系统 21
1.3.5 量子点系统 23
1.4 已有理论研究总结 24
1.4.1 基态结构 25
1.4.2 本征振动模式 30
1.4.3 熔解性质 33
第2章 分子模拟算法 37
2.1 基本理论模型 37
2.1.1 经典近似 37
2.1.2 抛物势约束系统的基本理论模型 38
2.1.3 硬壁势约束系统的基本理论模型 38
2.2 蒙特卡罗与模拟退火方法 39
2.2.1 蒙特卡罗方法 39
2.2.2 模拟退火方法 50
2.3 分子动力学方法 51
2.3.1 分子动力学方法简介 51
2.3.2 微正则系综的分子动力学模拟 54
2.3.3 正则系综的分子动力学模拟 56
2.3.4 布朗动力学方法 57
2.4 能量极小的优化方法 59
2.4.1 牛顿迭代法 59
2.4.2 最速下降法 61
第3章 抛物势约束中的低维胶体系统 63
3.1 理论模型及计算方法 63
3.1.1 理论模型 63
3.1.2 计算方法 64
3.2 抛物势约束中二维多元系统的基态结构 65
3.2.1 二元体系基态能量和典型结构 67
3.2.2 多元体系基态结构 71
3.3 抛物势约束中二维多元系统的本征频谱和振动模式 73
3.3.1 多元体系的本征振动频谱 73
3.3.2 二元体系的最低不为零振动频率 77
3.4 抛物势约束中二维多元系统的熔解性质 78
3.4.1 理论模型与计算方法 78
3.4.2 二维二元小体系的熔解性质 79
3.4.3 二维多元大体系的熔解性质 84
第4章 硬壁势约束中的低维胶体系统 88
4.1 硬壁势约束中二维二元经典胶体系统模拟 88
4.1.1 理论模型及计算方法 88
4.1.2 硬壁势约束中二维二元系统基态结构 90
4.1.3 硬壁势约束中二维二元系统本征振动模式 98
4.2 硬壁势约束中准一维二元经典胶体系统模拟 106
4.2.1 理论模型及计算方法 107
4.2.2 硬壁势约束中准一维二元系统基态结构 109
4.2.3 硬壁势约束中准一维二元系统基态相图 114
第5章 抛物势约束中的自泳胶体粒子系统 118
5.1 理论模型及计算方法 118
5.2 自泳粒子在抛物势约束中的填充状态 120
5.3 自泳粒子在抛物势约束中的结构与相图 121
5.4 自泳粒子在抛物势约束外的聚集成簇 125
第6章 硬壁势约束中的自泳胶体粒子与一般胶体粒子的多元系统 127
6.1 理论模型及计算方法 127
6.2 无自泳粒子的二元体系平衡结构 128
6.3 多元体系中胶体粒子的平均速度 129
6.3.1 整体运动区域 130
6.3.2 反常运动区域 130
6.3.3 分离运动区域 131
6.3.4 匀速运动区域 133
6.4 影响体系运动的各种参数 133
6.4.1 自泳粒子的电荷 133
6.4.2 两种胶体粒子的粒子数密度 134
附录 解析抛物势约束中两粒子体系的基态构型和本征振动频谱 136
参考文献 141