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Entropy-driven phases at high coverage adsorption of straight rigid rods on three-dimensional cubic lattices
Indexado
WoS WOS:001055201000005
Scopus SCOPUS_ID:85163942004
DOI 10.1103/PHYSREVE.107.064126
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Combining Monte Carlo simulations and thermodynamic integration method, we study the configurational entropy per site of straight rigid rods of length k (k-mers) adsorbed on three-dimensional (3D) simple cubic lattices. The process is monitored by following the dependence of the lattice coverage θ on the chemical potential μ (adsorption isotherm). Then, we perform the integration of μ(θ) over θ to calculate the configurational entropy per site of the adsorbed phase s(k,θ) as a function of the coverage. Based on the behavior of the function s(k,θ), different phase diagrams are obtained according to the k values: k≤4, disordered phase; k=5,6, disordered and layered-disordered phases; and k≥7, disordered, nematic and layered-disordered phases. In the limit of θ→1 (full coverage), the configurational entropy per site is determined for values of k ranging between 2 and 8. For k≥6, MC data coincide (within the statistical uncertainty) with recent analytical predictions [D. Dhar and R. Rajesh, Phys. Rev. E 103, 042130 (2021)2470-004510.1103/PhysRevE.103.042130] for very large rods. This finding represents the first numerical validation of the expression obtained by Dhar and Rajesh for d-dimensional lattices with d>2. In addition, for k≥5, the values of s(k,θ→1) for simple cubic lattices are coincident with those values reported in [P. M. Pasinetti, Phys. Rev. E 104, 054136 (2021)2470-004510.1103/PhysRevE.104.054136] for two-dimensional (2D) square lattices. This is consistent with the picture that at high densities and k≥5, the layered-disordered phase is formed on the lattice. Under these conditions, the system breaks to 2D layers, and the adsorbed phase becomes essentially 2D. The 2D behavior of the fully covered lattice reinforces the conjecture that the large-k behavior of entropy per site is superuniversal, and holds on d-dimensional hypercubical lattices for all d≥2.

Revista



Revista ISSN
Physical Review E 2470-0045

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Mathematical
Physics, Fluids & Plasmas
Scopus
Statistics And Probability
Condensed Matter Physics
Statistical And Nonlinear Physics
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Marcelo Pasinetti, Pedro Hombre Universidad Nacional de San Luis - Argentina
UNIV NACL SAN LUIS - Argentina
2 Ramirez-Pastor, A. J. Hombre Universidad Nacional de San Luis - Argentina
UNIV NACL SAN LUIS - Argentina
3 VOGEL-MATAMALA, EUGENIO EMILIO Hombre Universidad de La Frontera - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile

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Financiamiento



Fuente
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
FONDECYT (Chile)
Universidad Nacional de San Luis
CONICET (Argentina)
Universidad Nacional de San Luis (Argentina)
CEDENNA (Chile)
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia
Universidad Nacional de San Luis-CONICET, San Luis, Argentina

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This work was supported in part by CONICET (Argentina) under project number PIP 112-201101-00615; Universidad Nacional de San Luis (Argentina) under Project No. 03-1920; CEDENNA (Chile) under contract ANID AFB220001 and Fondecyt (Chile) under contract 1230055. The numerical work were done using the BACO parallel cluster located at Instituto de Física Aplicada, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, San Luis, Argentina.
This work was supported in part by CONICET (Argentina) under project number PIP 112-201101-00615; Universidad Nacional de San Luis (Argentina) under Project No. 03- 1920; CEDENNA (Chile) under contract ANID AFB220001 and Fondecyt (Chile) under contract 1230055. The numerical work were done using the BACO parallel cluster [40] located at Instituto de Fisica Aplicada, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, San Luis, Argentina.

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