Transcript Short-range attractive colloids: one simple liquid with

Palermo, 22 Dicembre 2003
Se mi leghi diffondo
…. ovvero …..
Un liquido con due vetri
Francesco Sciortino
Email: [email protected]
Ricerca sviluppata in collaborazione con …..
Giuseppe Foffi
Piero Tartaglia
Emanuela Zaccarelli
Wolfgang Goetze, Mattias Sperl, Thomas Voigtmann
Schema del seminario
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Sfere dure, un modello per particelle colloidali
Colloidi con corto range di interazione (SR)
un nuovo asse nello spazio delle fasi e una
nuova lunghezza di localizzazione
Predizioni della teoria di accoppiamento tra I
modi (MCT) per colloidi SR
Simulazioni
Esperimenti
La Dinamica vicino il punto A4
Domande Aperte:
vetri e gels… due faccie della stessa fisica?
Sfere Dure
Potenziale
(No temperatura, solo densita’)
V(r)
s
r
Sperimentalmente, a
f=0.58, la dinamica si
arresta. La struttura del
solido e’ disordinata
MCT transition
f=51.6%
1.
W. van Megen and P.N. Pusey Phys. Rev. A 43, 5429 (1991)
2.
U. Bengtzelius et al. J. Phys. C 17, 5915 (1984)
3.
W. van Megen and S.M. Underwood Phys. Rev. Lett. 70, 2766 (1993)
f(t)
HS (slow) dynamics
van Megen and S.M. Underwood Phys. Rev. Lett.
70, 2766 (1993)
L’effetto gabbia
(in Sfere Dure).
Fq(t)
Rattling
nella
gabbia
fq
Dinamica delle
gabbie
log(t)
MCT --- confronto simulazioni/teoria per miscela binaria HS
sA=1
sB=0.6
Foffi et al Prl 2003
Lo spostamento
quadratico medio
(nel vetro)
MSD
(0.1 s)2
log(t)
log(t)
Can the localization length be controlled in a different way ?
What if we add a short-range attraction ?
Hard Spheres
Potential
Square-Well short
range attractive
Potential
s
e
s+D
lowering T
T >> e
T << e
A model with two different localization length
Mean squared displacement
repulsive
attractive
(0.1 s)2
D2
Log(t)
How does the system change from one (glass) to the
other ?
MCT IDEAL GLASS LINES (PY) - SQUARE WELL MODEL - CHANGING D
V(r)
D
A3
A4
PRE-63-011401-2001
MCT predictions for short range attractive square-well
Type B
hard-sphere glass
(repulsive)
s+D
fluid
A3
Controlled by
Short-range attractive glass
Fabbian et al PRE R1347 (1999)
Bergenholtz and Fuchs, PRE 59 5708 (1999)
D/s
Fluid-Glass on cooling and heating !!
MCT Predictions:
Wavevector dependence of the non ergodicity parameter
(plateau) along the glass line
Fabbian et al PRE R1347 (1999)
Bergenholtz and Fuchs, PRE 59 5708 (1999)
Confronto con le simulazioni…. Curve iso-diffusivita’
Zaccarelli et al PRE 2002
Simulazioni: Funzioni di correlazione della densita’lungo
una curva di iso-diffusivita’
Bassa T
(attrattivo)
Alta T
(repulsivo)
Simulazioni: Spostamento quadratico medio lungo curva isocrona
Sub diffusive !
~(0.1 s)2
D2
Simulazioni: Parametro di non ergodicita’ lungo curva isocrona
Vetro attrattivo
Vetro
repulsivo
Depletion
Interaction:
A Cartoon
Temperature
Fluid-glass line
from experiemnts
Glass samples
Fluid samples
MCT fluidglass line
HS
(increasing f)
Adding
short-range
attraction
T. Eckert and E. Bartsch
T. Eckert and E. Bartsch
Colloidal-Polymer Mixture with Re-entrant
Glass Transition in a Depletion Interactions
Phys.Rev. Lett. 89 125701 (2002)
Tracing the A4 point: Theory and Simulation
PY
FS et al, cond-mat/0304192
PY +
transformation
fMD = 1.897fPY-0.3922
TMD = 0.5882TPY - 0.225
PY-MCT overestimates ideal attractive glass T by a factor of 2
Isodiffusivity curves
(MD Binary Hard Spheres)
Zaccarelli et al PRE 66, 041402 (2002).
Same T and f, different D
Fq(t)=fq-hq [B(1) ln(t/t) + B(2)q ln2(t/t)].
5 decadi di genuino comportamento sub-diffusivo !
Concentrazione di polimero (Non-adsorbing)
Un Riassunto (ed i problemi aperti) !
Linea Vetrosa
Liquido
Vetro
Repulsivo
Stabilizzazione
dello stato liquido,
dinamica
logaritmica
?
Vetro
attrattivo
Transizione
Vetro-vetro
Processi Attivati?
Gel
Frazione di Volume
Phase Diagram for Square Well (3%)
Iso-diffusivity
Spinodal AHS
lines
(Miller&Frenkel)
Percolation
Repulsive
Line
Glass
Percolation
Line
A3
Spinodal
Liquid+Gas
Attractive
Glass
Acknowledgments
Marilena
Alfredo
Carolina
Equazioni MCT !
Un salto nel vetro
Basse T
Alte T
Transizione Vetro-Vetro
e processi attivati
e
s+D
BMLJ
SiO2