我院赵刚教授在熔态硫液-液相变的研究方面取得新进展

我院赵刚教授在美国物理学会旗下的凝聚态物理期刊《Phys. Rev. B》上发表了题为“Ab initio investigation of the first-order liquid-liquid phase transition in molten sulfur”的研究论文。2020级本科生杨紫晴为论文的第一作者，赵刚教授为唯一通讯作者，鲁东大学物理与光电工程学院为论文第一署名单位和通讯单位。

2020年，Henry等在Nature上报告了对熔态硫研究的实验结果。他们发现熔态硫中存在上述不连续的一级液液相变，但是，两相分界线线的斜率为正。该结果不同于在其它体系中发现的液液相变，说明高密度反而具有低熵。为了对实验结果进行微观解释，该论文采用基于密度泛函理论的完全从头计算分子动力学对熔态硫中的液液相变进行了模拟研究。模拟得到的熔态硫的结构与实验结果基本一致，并捕获了这种结构转变，但是模拟得到的等温线上并没有观察到一级相变的特征。进一步研究发现这种转变是两种不同的链状聚合相之间的转变。低密度相中的长链分子上含有更多的S8双自由基，而高密度相中的长链分子则没有，呈现更有序的排列从而导致低熵。这种密度增大却伴随着熵减小的结构转变也可以认为是链状分子为了获得更大的自由体积的一种自组织行为。

近些年来，赵刚教授课题组主要致力于液体和非晶体的结构与性质、液体（包括水）的反常性质与液液相变之间的关系等方面的研究，在Phys. Rev. B, J. Chem. Phys., Phys. Chem. Chem. Phys., Sci. Rep.等国内外知名学术期刊上发表学术论文近20篇，受到了国内外同行的关注。上述研究工作得到了国家自然科学基金(No. 11874191)和山东省自然科学基金(No. ZR2019MA066)的支持。