Método de ángulo sólido de vecinos más cercanos para sistemas de esferas de tamaño disperso

Área de la Ciencia:

• Física computacional
• Ciencia de materiales
• Mecánica estadística

Sus antecedentes:

• La identificación precisa de los vecinos más cercanos es crucial para las simulaciones basadas en partículas.
• Los métodos existentes sin parámetros como Voronoi y el ángulo sólido de vecinos más cercanos (SANN) tienen dificultades con las mezclas de partículas de diferentes tamaños.
• La detección fiable de vecinos es clave para analizar la estructura local y las transiciones de fase.

Objetivo del estudio:

• Presentar SANNR, un algoritmo SANN generalizado que incorpora radios de partículas para la detección de vecinos sensible al tamaño.
• Evaluar el rendimiento de SANNR frente a métodos establecidos en sistemas polidispersos.
• Demostrar la utilidad de SANNR en el análisis de la cristalización de fases complejas.

Principales métodos:

• Desarrolló SANNR integrando los radios de las partículas en el criterio del ángulo sólido.
• Comparó SANNR con Voronoi, Laguerre y SANN en mezclas de esferas binarias y de tamaño disperso.
• Utilizó métricas de distancia de Wasserstein para la comparación cuantitativa.
• Aplicó SANNR para estudiar la cristalización de la fase AB13.

Principales resultados:

• SANNR detecta con precisión los vecinos en mezclas de tamaño disperso, coincidiendo estrechamente con la teselación de Laguerre consciente del tamaño.
• Conserva la continuidad geométrica característica del algoritmo SANN.
• En la cristalización de la fase AB13, SANNR mejoró la detección del orden de orientación de enlaces local y la emergencia de simetría global.

Conclusiones:

• SANNR proporciona un método robusto y sin parámetros para la detección de vecinos más cercanos en sistemas polidispersos y multicomponentes.
• Ofrece un marco suave y extensible para el análisis avanzado de simulaciones de partículas.
• Este método mejora el estudio de materiales complejos y transiciones de fase.