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Instantaneous shear modulus of Yukawa fluids across coupling regimes

Khrapak, Sergey und Klumov, Boris (2020) Instantaneous shear modulus of Yukawa fluids across coupling regimes. Physics of Plasmas, 27, 024501. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5140858. ISSN 1070-664X.

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Kurzfassung

The high frequency (instantaneous) shear modulus of three-dimensional Yukawa systems is evaluated in a wide parameter range from the very weakly coupled gaseous state to the strongly coupled fluid at the crystallization point (Yukwa melt). This allows us to quantify how shear rigidity develops with increasing coupling and inter-particle correlations. The radial distribution functions (RDFs) needed to calculate the excess shear modulus have been obtained from extensive molecular dynamics (MD) simulations. MD results demonstrate that fluid RDFs appear quasi-universal on the curves parallel to the melting line of a Yukawa solid in accordance with the isomorph theory of Roskildesimple systems. This quasi-universality allows us to simplify considerably calculations of quantities involving integrals of the RDF (elastic moduli represent just one relevant example). The calculated reduced shear modulus grows linearly with the coupling parameter at weak coupling and approaches a quasi-constant asymptote at strong coupling. The asymptotic value at strong coupling is in reasonably good agreement with the existing theoretical approximation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134027/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Paper selected as Editors' Pick
Titel:Instantaneous shear modulus of Yukawa fluids across coupling regimes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Khrapak, SergeySergey.Khrapak (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klumov, BorisJoint Institute for High TemperaturesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Februar 2020
Erschienen in:Physics of Plasmas
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:27
DOI:10.1063/1.5140858
Seitenbereich:024501
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1070-664X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex (dusty) plasmas, Yukawa systems, Yukawa fluids, elastic moduli, structural properties, strongly coupled systems
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Komplexe Plasmen / Theorie, Simulation (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Gruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Khrapak, Sergey
Hinterlegt am:10 Feb 2020 07:21
Letzte Änderung:24 Okt 2023 11:13

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