伦敦大学玛丽女王出版社 信用:Pixabay/CC0公共域 伦敦玛丽皇后大学的研究人员开发了一种新的计算方法，以更好地理解不同类型液体中的冻结
液体变成固体的冷冻过程并不像看起来那么简单
许多物质，包括水和蜡，由于其原子和分子排列的不同，有几种固态
然而，进行实验来可视化精确的分子排列以及它们如何在状态之间转换可能是困难的
在过去的几十年里，计算模型越来越多地被用来补充实验研究，为气体和液体状态的性质以及它们之间的转变(例如
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蒸发)
然而，更致密的相仍然是一个挑战，并且将液体冷冻成固体的复杂性回避了大多数方法，尤其是在存在多于一种可能的固体排列的情况下
在这项发表在《物理化学杂志》上的研究中，科学家们开发了新的计算方法来研究蜡，众所周知，蜡有多种冷冻排列
使用他们的方法，他们能够预测其熔点在实验值的2℃以内
比较性能 当他们将这些方法的性能与大多数现有的计算技术进行比较时，他们发现他们的建模方法提供了一个更真实的视角来观察液体冻结时会发生什么，甚至可以预测在这个过程中形成的一些更“奇特”的晶体结构
医生
玛丽女王大学博士后研究助理斯蒂芬·布伦斯说:“固体烷烃是不寻常的，因为分子有惊人的自由度
如果你从一个完美的晶体开始，提高温度，分子会突然获得旋转的能力，其运动类似于一个不安分的睡眠者在床上辗转反侧
" “我们已经测试了最广泛使用的方法来模拟这些‘旋转体’阶段，发现威廉姆斯模型从20世纪60年代就走在了时代的前面
最初由于缺乏计算能力而不切实际，现在可能经历现代分子动力学模拟的复兴
利用我们新优化的模型，我们旨在研究在油中发现的十六烷的旋转相，由于其不稳定的性质，很难通过实验观察到
" 真实世界的应用 像蜡一样，柴油等油也可以在许多阶段冻结，并表现出不同的固体特性
因此，预测液体向不同类型“固体”油转变的分子和原子复杂性的方法可能有几个潜在的实际应用，从帮助更好地预测输油管道的冻结(和防止漏油)，到开发更好的智能隔热和储能
了解蜡中的固体转变也可能导致比钢更轻、更强的聚合物，并帮助研究人员提高对人工形态发生等新发现过程的理解
这些可以实现更绿色的制造过程，这样我们就可以“生长”自然界中的物质，减少副产品或废品
医生
玛丽皇后大学化学工程学院的读者斯托扬·斯穆科夫说:“能够预测石油的转化行为将有助于我们为未来开发可持续的制造工艺
通常的平版微加工就像雕刻，从大理石板上切割/凿除，产生大量的废料
在我们目前的资助中，我们正在使用新的方法来使液滴自我成形，并使用几乎100%的原材料来真正地生长成形的粒子
" “这个过程是高度可扩展的，因为每个液滴由于内部相变而自行成形
这种颗粒的高效生产可以彻底改变从喷墨印刷到药物输送的行业
我们开发的建模工具将帮助我们在分子尺度上调整这种控制
"
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