Uma análise da transição sólido-fluido em coloides bidimensionais polimórficos - Ilha, Alexandre Vargas (2023)
O derretimento de sólidos bidimensionais difere do observado em sistemas tridimensionais. Enquanto a transição sólido-líquido em três dimensões é uma transição descontínua, o derretimento em duas dimensões é usualmente descrito pela teoria KTHNY, onde as quebras espontâneas de simetrias levam a uma fase hexática intermediária, tal que o derretimento ocorre através de uma transição sólido-hexática contínua e uma transição hexática-líquido descontínua. Contudo, alguns coloides de caroço amolecido podem apresentar comportamentos distintos no derretimento da fase sólida triangular, onde a transição sólido-hexática é descontínua. Também, coloides de caroço amolecido possuem polimorfismo, apresentando mais de uma fase sólida. Assim, uma pergunta natural é: como a estrutura cristalina influencia no cenário do derretimento? Para compreender o cenário da transição sólido-líquido, neste trabalho analisamos o comportamento estrutural de um sistema bidimensional descrito de forma monomérica em um modelo de caroço amolecido utilizando Dinâmica Molecular. Esse material apresenta polimorfismo, apresentando fases sólidas cristalinas e amorfas. Aqui, focamos nosso estudo em simulações extensivas do derretimento e congelamento ao longo de três isóbaras, uma na fase triangular de baixa densidade, outra na fase Stripes e uma terceira na fase Kagome. Observamos a influência na simetria estrutural para o comportamento da sua transição, com indícios de transição contínuas ou descontínuas em função dos parâmetros de ordem translacional e orientacional. Observamos a histerese existente nas transições, e como a análise das curvas de congelamento e aquecimento auxiliam a observar a existência de uma fase hexática para as três simetrias estudadas. Nossos resultados indicam uma expressiva relação entre a estrutura cristalina e o comportamento do sistema, principalmente se analisado à luz da teoria KTHNY, e auxiliam na compreensão do complexo cenário do derretimento bidimensional.