Two-dimensional systems with competing interactions: microphase formation under the effect of a disordered porous matrix

Abstract

We have investigated the effect of a disordered porous matrix on the cluster microphase formation of a two dimensional system where particles interact via competing interactions. To this end we have performed extensive Monte Carlo simulations and have systematically varied the densities of the fluid and of the matrix as well as the interaction between the matrix particles and between the matrix and fluid particles. Our results provide evidence that the matrix does have a distinct effect on the microphase formation of the fluid particles: as long as the particles interact both among themselves as well as with the fluid particles via a simple hard sphere potential, they essentially reduce the available space, in which the fluid particles form a cluster microphase. On the other hand, if we turn on a long-range tail in the matrix-matrix and in the matrix-fluid interactions, the matrix particles become nucleation centers for the clusters formed by the fluid particles.

Нами дослiджено вплив невпорядкованого пористого середовища на утворення кластерної мiкро-фази у двовимiрнiй системi, у якiй мають мiсце конкуруючi взаємодiї мiж частинками. З цiєю ме-тою ми здiйснили грунтовне моделювання методом Монте-Карло, систематично змiнюючи густину плину та середовища, а також взаємодiю мiж частинками середовища i взаємодiю мiж частинками середовища та плину. Нашi результати доводять, що середовище iстотно впливає на формування мiкрофази частинок плину: якщо частинки взаємодiють як мiж собою так i з частинками плину через звичайний потенцiал твердих сфер, то вони, по сутi, зменшують доступний об’єм, у якому частинки плину формують кластерну мiкрофазу. З iншого боку, якщо розглядати далекосяжну частину взає-модiй “середовище – середовище” i “середовище – плин”, то частинки середовища стають центрами нуклеацiї для кластерiв, утворених частинками плину.