Simulation interactive de dynamique moléculaire Lennard-Jones : observez les transitions de phase, la cristallisation et le comportement gaz-liquide-solide en réglant la température et les paramètres d'interaction
Le potentiel de Lennard-Jones V(r) = 4ε[(σ/r)¹² - (σ/r)⁶] modélise l'interaction entre atomes ou molécules neutres. Le terme r⁻¹² représente la répulsion de Pauli à courte portée, tandis que le terme r⁻⁶ décrit l'attraction de van der Waals à longue portée. Paramètres : ε fixe la profondeur du puits de potentiel et σ est la distance où V = 0. La distance d'équilibre est r_min = 2^(1/6)σ ≈ 1.122σ, où V = -ε.
À basse température (T* = kT/ε ≪ 1), les particules s'ordonnent en un réseau cristallin hexagonal compact. Au-delà du point de fusion (T* ≈ 0.7), l'énergie thermique dépasse la liaison du réseau — phase liquide. À haute température (T* > 2), les particules se déplacent si vite que l'attraction n'a plus d'importance — phase gazeuse. Le point triple se situe à T* ≈ 0.694 et le point critique à T* ≈ 1.326.
Science des matériaux : les simulations MD prédisent les propriétés des matériaux à partir de premiers principes. Physique des gaz nobles : le potentiel LJ modélise avec précision le comportement de Ar, Kr et Xe. Pliement des protéines : les modèles à gros grain utilisent des potentiels de type LJ pour les interactions hydrophobes. Nanotechnologie : les simulations MD conçoivent des nanoparticules et des nanotubes.
Le canevas principal montre une simulation MD 2D de particules Lennard-Jones. Les particules sont colorées par énergie cinétique (bleu=froid, rouge=chaud). Les lignes entre particules proches indiquent des voisins (distance < 1.5σ). Utilisez la température pour contrôler le thermostat — basse T produit des cristaux, haute T produit du gaz. Commencez par le préréglage Cristal et augmentez lentement la température.