Asymmetric Complex Plasma Interaction Energy in the Poisson–Boltzmann Plus Hole Approximation

I. A. Martynova; Мартынова И. А.; I. L. Iosilevskiy; Иосилевский И. Л.

doi:10.31857/S0040364423020138

Asymmetric Complex Plasma Interaction Energy in the Poisson–Boltzmann Plus Hole Approximation

Authors: Martynova I.A.¹^,2, Iosilevskiy I.L.¹^,2
Affiliations:
1. Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences
2. Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)
Issue: Vol 61, No 2 (2023)
Pages: 163-169
Section: Исследование плазмы
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/138675
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423020138
ID: 138675

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

FA two-component electroneutral system consisting of classical macroions with finite sizes and charge numbers Z @ 1 and oppositely charged point microions with the unit charge numbers has been considered. The nonlinear screening of macroions by microions has been taken into account in the Poisson–Boltzmann plus hole approximation. The interaction energy of all particles in the system has been calculated and has appeared to be much higher than values obtained by some other authors.

About the authors

I. A. Martynova

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: martina1204@yandex.ru
125412, Moscow, Russia; 141701, Dolgoprudnyi, Moscow oblast, Russia

I. L. Iosilevskiy

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Author for correspondence.
Email: martina1204@yandex.ru
125412, Moscow, Russia; 141701, Dolgoprudnyi, Moscow oblast, Russia

References

Dijkstra M., van Roij R. Vapour-liquid Coexistence for Purely Repulsive Point-Yukawa Fluids // J. Phys. Condens. Matter. 1998. V. 10. № 6. P. 1219.
Diehl A., Barbosa M., Levin Y. Charge Renormalization and Phase Separation in Colloidal Suspensions // EPL. 2001. V. 53. № 1. P. 86.
Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Физика неидеальной плазмы. Учеб. пособ. М.: Физматлит, 2004. 528 с.
Липаев А.М., Молотков В.И., Жуховицкий Д.И., Наумкин В.Н., Усачев А.Д., Зобнин А.В., Петров О.Ф., Фортов В.Е. Исследования пылевой газоразрядной плазмы на космической установке “Плазменный кристалл-3 Плюс” (обзор) // ТВТ. 2020. Т. 58. № 4. С. 485.
Жуховицкий Д.И., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Ионизационное равновесие в сильно неидеальной плазме с конденсированной дисперсной фазой // ТВТ. 1984. Т. 22. № 5. С. 833.
Асиновский Э.И., Олейникова Е.Н., Хомкин А.Л. Ван-дер-ваальсова модель термической пылевой плазмы // ТВТ. 2001. Т. 39. № 6. С. 853.
Клумов Б., Морфилл Г., Попель С. Формирование структур в запыленной ионосфере // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. № 1. С. 171.
Kenzhebekova A.I., Bastykova N.K., Kodanova S.K., Ramazanov T.S., Maiorov S.A., Moldabekov Z.A. Destruction of a Dust Particle in the White Dwarf Atmosphere // Jpn. J. Appl. Phys. 2020. V. 59. SHHA04.
Vaulina O.S., Koss X.G., Khrustalyov Yu.V., Petrov O.F., Fortov V.E. Thermodynamic and Transport Properties of Nonideal Systems with Isotropic Pair Potentials // Phys. Rev. E. 2010. V. 82. P. 056411.
Решетняк В.В., Старостин А.Н., Филиппов А.В. Теоретическое исследование равновесных свойств жидкости Юкавы в широком диапазоне параметров // ЖЭТФ. 2018. Т. 154. № 6(12). С. 1258.
Khrapak S., Khrapak A., Ivlev A., Morfill G. Simple Estimation of Thermodynamic Properties of Yukawa Systems // Phys. Rev. E. 2014. V. 89. № 2. P. 023102.
Martynova I.A., Iosilevskiy I.L. Non-linear Screening and Phase States of a Complex Plasma // Contrib. Plasma Phys. 2018. V. 58. № 2–3. P. 203.
Hynninen A.-P., Panagiotopoulos A.Z. Disappearance of the Gas−Liquid Phase Transition for Highly Charged Colloids // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. № 19. P. 198301.
Мартынова И.А., Иосилевский И.Л. О сдвиге границ термодинамической неустойчивости асимметричной комплексной плазмы с учетом эффекта нелинейного экранирования // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 817.
D’yachkov L.G. Screening of Macroions in Colloidal Plasmas: Accurate Analytical Solution of the Poisson−Boltzmann Equation // Phys. Lett. A. 2005. V. 340. P. 440.
Грязнов В.К., Иосилевский И.Л. Проблема построения интерполяционного уравнения состояния плазмы // Численные методы в механике сплошной среды. 1973. Т. 4. № 5. С. 166.
Nordholm S. Simple Analysis of the Thermodynamic Properties of the One-component Plasma // Chem. Phys. Lett. 1984. V. 105. № 3. P. 302.
Zhukhovitskiy D.I., Petrov O.F., Hyde T.W., Herdrich G., Laufer R., Dropmann M., Matthews L.S. Electrical Conductivity of the Thermal Dusty Plasma Under the Conditions of a Hybrid Plasma Environment Simulation Facility // New J. Phys. 2015. V. 17. P. 053041.
Aleksander S., Chaikin P.M., Grant P., Morales G.J., Pincus P., Hone D. Charge Renormalization, Osmotic Pressure, and Bulk Modulus of Colloidal Crystals: Theory // J. Chem. Phys. 1984. V. 80. P. 5776.
Bystrenko O., Zagorodny A. Critical Effects in Screening of High-Z Impurities in Plasmas // Phys. Lett. A. 1999. V. 255. P. 325.
Farouki R.T., Hamaguchi S. Thermodynamics of Strongly-coupled Yukawa Systems Near the One-component-plasma Limit. II. Molecular Dynamics Simulations // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. № 11. P. 9885.
Martynova I., Iosilevskiy I., Shagayda A. Macroions Nonlinear Screening in Complex Plasma // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 946. P. 012147.
Киржниц Д.А., Лозовик Ю.Е., Шпатаковская Г.В. Статистическая модель вещества // УФН. 1975. Т. 117. С. 3.
Иосилевский И.Л., Чигвинцев А.Ю., Ногинова Л.Ю., Зорина И.Г. Аномалии профиля пространственного заряда и фазовые переходы в модифицированных моделях однокомпонентной плазмы // ТВТ. 2021. Т. 59. № 6. С. 836.