クラスターの衝突過程におけるエネルギー変換機構

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2次元分子動力学法によって、クラスターの衝突過程におけるエネルギー変換機構を調べた。レナード・ジョンズ・ポテンシャルをもつ7個の粒子より成るクラスターを用い、並進速度、オフセット量をパラメーターとして、衝突前後におけるクラスターの凝集・分解、エネルギー変換・輸送を確率論的に調べた。また6、7、13および14個の粒子より成るクラスターの力学的エネルギーとクラスターの構造および運動との関連を調べ、衝突における凝集・分裂と、クラスターの構造と運動との関連を検別した。以下のような結論を得た。1. 衝突過程による凝集・分解は、衝突前の両クラスターの相対的並進運動エネノレギーに依存する。相対的並進運動エネルギーによって、衝突後のクラスターサイズを制御することができる。2. 衝突過程におけるクラスターの内部エネルギーに及ぼすオフセット量の影響は、比較的少なく、クラスターの凝集・分解は、オフセットがない場合と、ほとんど一致する。3. 衝突過程において、まず、振動運動エネルギー、次に、並進運動エネルギーと回転運動エネルギー、最後にポテンシャルエネルギーの順でエネルギー変換が完了する。4. クラスターの内部エネルギーの増加とともに、クラスターは固定、変形、分裂構造をとる。また、確率的に固定と変形、変形と分裂が共存する内部エネルギー状態がある。5. クラスターが固定(変形あるいは分裂)構造をとるとき、内部エネルギーは、クラスターの粒子数の増加とともに、高くなるが、ある粒子数より多くなると、この内部エネルギーは一定になる傾向を示す。6. クラスター同士の衝突によって内部エネルギーは増加するが、その内部エネルギー状態が、クラスターの凝集・分解を支配する。7. 高内部エネルギー状態になって、クラスターより飛び出す粒子には、その他の残留する粒子と較べて、粒子の運動には相違は認められない。