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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