شبیه سازی ساختارهای خوشه ای و زنجیره ای در سیالات مغناطیسی

در این شبیه سازی از روش مونت کارلو و الگوریتم متروپولیس و روش محاسبات توزیع شده برای بررسی پیکربندی نانوذرات مغناطیسی در سیالات مغناطیسی استفاده شده است. متوسط تعداد ذرات در هر یک از ساختاره ای خوشه ای و زنجیره ای برای سیستمی متشکل از نانوذرات اکسید آهن به قطر 10 نانومتر در نسبت های حجمی مختلف به دست آمد. اندرکنش بین ذرات در این سیستم تنها شامل اندرکنش دوقطبی های مغناطیسی است. مقایسه نتایج حاصل از این شبیه سازی با مقادیر محاسبه شده آنها با استفاده از روابط نظری، نشان داد که شبیه سازی مونت کارلو با استفاده از الگوریتم متروپولیس، توصیف درستی از پیکربندی نانوذرات مغناطیسی ارائه می کند. همچنین با استفاده از این روش شبیه- سازی، پیکربندی ذرات در سیستمی متشکل از نانوذرات اکسید آهن با قطر متوسط 8.9 نانومتر به دست آمد. در این سیستم ذرات با یک لایه سورفاکتانت به ضخامت 1.2 نانومتر پوشیده اند.اندرکنش بین ذرات شامل اندرکنش مغناطیسی، جاذبه وان در والس و دافعه استریک است. نتایج حاصل از محاسبه درصد ذرات منفرد و سایر تجمعات در نسبت های حجمی مختلف نشان داد که در نسبت های حجمی پایین، تنها تجمعاتی از نوع دوتایی دیده می شود که با مشاهدات تجربی در توافق کامل است. همچنین درصد ذرات منفرد در نسبت های حجمی پایین، توافق خوبی با مشاهدات تجربی از خود نشان می دهد. ولی در نسبت های حجمی بالا، اختلاف بین مقادیر تجربی و نتابج شبیه سازی زیاد می شود که دلیل آن را می توان در عدم احتساب کاهش قطر مغناطیسی ذرات در اثر واکنش با سورفاکتانت ها و سیال حامل برشمرد. همچنین در این کار برای محاسبه انرژی کل سیستم در هر یک از مراحل الگوریتم متروپولیس، از روش محاسبات توزیع شده و از شبکه های رایانه ای استفاده شده است که نتایج حاصل از آن، کاهش زمان محاسبه را در حالت توزیع شده نشان می دهد.