Simulação interativa de dinâmica molecular Lennard-Jones: observe transições de fase, cristalização e comportamento gás-líquido-sólido ajustando temperatura e parâmetros de interação
O potencial de Lennard-Jones V(r) = 4ε[(σ/r)¹² - (σ/r)⁶] modela a interação entre átomos ou moléculas neutras. O termo r⁻¹² representa a repulsão de Pauli de curto alcance, enquanto o termo r⁻⁶ descreve a atração de van der Waals de longo alcance. Parâmetros: ε define a profundidade do poço de potencial e σ é a distância onde V = 0. A distância de equilíbrio é r_min = 2^(1/6)σ ≈ 1.122σ, onde V = -ε.
Em baixa temperatura (T* = kT/ε ≪ 1), as partículas formam uma rede cristalina hexagonal compacta. Acima do ponto de fusão (T* ≈ 0.7), a energia térmica supera a ligação da rede — fase líquida. Em alta temperatura (T* > 2), as partículas movem-se tão rápido que a atração quase não importa — fase gasosa. O ponto triplo ocorre em T* ≈ 0.694 e o ponto crítico em T* ≈ 1.326.
Ciência dos materiais: simulações MD predizem propriedades de materiais a partir de primeiros princípios. Física de gases nobres: o potencial LJ modela com precisão o comportamento de Ar, Kr e Xe. Dobramento de proteínas: modelos de grão grosso usam potenciais tipo LJ para interações hidrofóbicas. Nanotecnologia: simulações MD projetam nanopartículas e nanotubos.
A tela principal mostra uma simulação MD 2D de partículas Lennard-Jones. As partículas são coloridas por energia cinética (azul=fria, vermelha=quente). Linhas entre partículas próximas indicam vizinhos (distância < 1.5σ). Use a temperatura para controlar o termostato — T baixa produz cristais, T alta produz gás. Comece com a predefinição Cristal.