Дослідження Масштабу: Фізика Наносистем

Брова́ння рух та Статистична Механіка

На нанорівні окремі молекули піддаються постійному бомбардуванню навколишніми рідкими частинками. Цей випадковий рух проявляється як брова́ння руху – нерегулярний рух малих частинок, що перебувають у рідині. Моделювання включає принципи з статистичної механіки для моделювання цього явища.

Середня швидкість цих частинок регулюється рівнянням Стокса-Цейтліна: *v̄ = (kT/6πr)*, де *v̄* – середньоквадратична швидкість, *k* стала Больцмана (1.38 × 10⁻²³ Дж/К), *T* абсолютна температура та *r* радіус частинки.

Поверхня та Міжмолекулярні Сили

Напруга поверхні виникає внаслідок зв’язних сил між молекулами на межі – наприклад, рідина-повітря. Моделювання показує, як ці сили створюють чисту внутрішню силу на поверхні рідини, що призводить до явищ, таких як утворення крапель та капілярний ефект.

Рівняння Юнга-Лапласа описує це явище: *ΔP = 2γ/r*, де *ΔP* – різниця тиску через викривлену межу, *γ* – коефіцієнт напруги поверхні, а *r* – радіус кривини.

Квантове тунелювання

Через хвилево-частинковий дуалітет, частинки можуть «просочуватися» крізь потенційні бар’єри, навіть якщо не мають достатньої класичної енергії. Цей ефект стає все більш значним на мікромасштабі та є критично важливим для багатьох технологій нанотехнологій.

Ймовірність тунелювання залежить експоненціально від ширини та висоти бар’єра: *P ≈ e^(-2αW)*, де α пов'язана з масою частинки та властивостями потенційного бар’єра.

Параметри Симуляції та Контроль

Симуляція дозволяє коригувати ключові параметри, такі як розмір частинок, температура, в’язкість рідини та прикладені сили. Експериментування з цими значеннями розкриває їх вплив на спостережувані наномасштабні явища.

Ви можете контролювати часовий крок симуляції та візуалізувати траєкторії частинок у 2D або 3D просторі, забезпечуючи динамічне розуміння цих складних взаємодій.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте SPH Fluid і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.