复杂等离子体系统的动力学性质研究

Research on dusty plasmas is widely applicable in materials science, plasma diagnostics, new drag development, etc., as well as for understanding space phenomena. The aim of this project is to find new forms of the effective interaction potential between the charged dust grains and apply them to investigate specific problems using Molecular Dynamics numerical simulation. The dependence of the characteristic behavior of the dust grains on the plasma parameters such as the initial dust density and temperature distributions shall also be considered. The dust-grain velocity autocorrelation functions and pair correlation functions shall also be obtained and analyzed with respect to the applications. The method and result of the present study are also applicable in the life sciences, chemistry, medicine, cosmic space, etc. where interaction between molecules or particles is involved.

复杂等离子体系统的研究在材料科学、等离子体诊断及新药物研制等方面有着广泛应用。而目前对复杂等离子体系统的研究大部分集中在空间等离子体方面。本项目采用新的复杂等离子体相互作用势，通过调节带电尘埃颗粒的初始位置分布，初始温度以及初始密度等参数，用分子动力学方法来数值模拟复杂等离子体系统中的带电颗粒的特性以及演变规律。获得带电颗粒的速度自关联函数和配对关联函数。寻找适合的表示形式，使之满足各种实际应用的需求。我们所采用的研究方法与所得结果不仅可应用于等离子体领域，而且还可以用于生命科学，化学物理，生物医药和宇宙空间等诸多领域。

复杂等离子体系统的研究在材料科学、等离子体诊断、微电子产业及新药物研制等方面有着广泛应用。而目前对复杂等离子体系统的研究大部分集中在空间等离子体与微电子产业方面。本项目采用新的复杂等离子体相互作用势，通过调节带电尘埃颗粒的初始位置分布，初始温度以及初始密度等参数，用分子动力学方法来数值模拟复杂等离子体系统中的带电颗粒的特性以及演变规律。寻找适合的相互作用势的表示形式，使之满足各种实际应用的需求。.我们完成了本项目的主要研究内容：完成了研究初始温度和初始密度等因素对复杂等离子体系统中的带电尘埃颗粒终态的位形分布的影响，并取得带电尘埃颗粒的运动轨迹和终态整体位置分布规律。也研究了带电颗粒在运动过程中的相互作用机制，及clusters的形成过程。通过对形成过程的动态分析，得到团簇数目随时间及初始密度的演变关系。通过改变带电颗粒间的相互作用势形式，研究不用势场中的带电颗粒的动力学性质。得到了一些分层的球状结构分部，该结果与实验结果吻合的很好。在不同的初始条件下我们也得到了很好的球状结构，此时带电颗粒的终态呈现近晶相。.除此之外，我们还对各种情况下的静态结构因子的计算和分析。通过静态结构因子S(k)在k空间出现的峰值的数目和位置的对称性，我们得到了尘埃颗粒的详细空间分布情况。完成了不同的带电尘埃颗粒间的相互作用势对终态的位形的影响，并取得一些较新的成果。上述的结果均以论文的形式发表，有些文章还在审稿中，有些结果还在整理中。.我们所采用的研究方法与所得结果不仅可应用于等离子体领域，而且还可以用于生命科学，化学物理，生物医药和宇宙空间等诸多领域。