Abstrakt

Einfluss eines hydrophoben Siliziumsubstrats auf die Eisbildung bei unterschiedlichen Temperaturen

Doaa Saayed

Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen von Siliziumsubstrat und Temperatur auf die Eisbildung durch molekulardynamische Simulationen. Es wurde festgestellt, dass Siliziumsubstrate die Eisbildungsrate beschleunigen. Abhängig von den Temperaturen der Systeme kann die Bildungsrate beschleunigt oder verlangsamt werden. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass mit steigender Temperatur von der niedrigsten Temperatur 100 K auf die höchste Temperatur 220 K die Anzahl der in Eis umgewandelten Wassermoleküle abnahm. Wir fanden heraus, dass die hydrophobe Eigenschaft von Silizium kein Hindernis für die Eisbildung darstellt. Die hohe Korrelation zwischen Si und den Wasserstoffatomen der Wassermoleküle stimulierte die Eisbildung auf der Oberfläche von Silizium und ermöglichte die Bildung von amorphem Eis direkt auf der Oberfläche von Silizium. Der Temperatureffekt auf die Eisbildung unterschied zwei verschiedene Verhaltensweisen, eine von 100 K bis 180 K und die zweite über 180 K. Diese Verhaltensweisen standen in Zusammenhang mit der Temperatur, bei der amorphes Eis stabil ist. Die durchschnittliche Anzahl von Wasserstoffbrücken und ihre Lebensdauer verlaufen parallel zu den Anzahldichteprofilen, die am besten erklären können, wie Silizium die Eisbildung beeinflusst. Die Koordinationszahl der Wassermoleküle nahm mit sinkender Temperatur des Siliziumsubstrats zu, was bedeutet, dass größere Eiscluster gefunden wurden. Die in der Nähe des Siliziumsubstrats gebildeten Eismoleküle sind besser erkennbar als in der Masse. Um diese Effekte besser zu verstehen, wurden Massensysteme als Vergleichssysteme verwendet.