Relaxation process of Yukawa glassy system

Abstract

Relaksasjonsprosessen til et glass-system er av høy interesse i mange industrier, blant annet farmasi, kosmetikk, mat og bygge bransjen. Når et glass formes øker som regel viskositeten og dynamikken til systemet blir mye tregere. I denne master oppgaven ble relaksasjon av et Yukawa binært kolloidalt system som danner et glass, undersøkt. Relaksasjonstiden av glass systemet ble målt med korrelasjons funksjoner og tidsutviklingen av typisk heterogenitet ble studert ved hjelp av Molekylær Dynamikk. I tillegg ble en populær maskinlæringsalgoritme brukt til å kvantifisere heterogeniteten i systemene. Resultatene viste seg å stemme med tidligere relatert arbeid og alle de forskjellige regimene som er er knyttet til glass systemer ble karakterisert. Videre, viste k-means maskinlærings teknikken å stemme med tradisjonelle måter for å analysere den dynamiske heterogeniteten i glass.

The Relaxation-process of glassy systems is of great interest in pharmaceutical, cosmetics, food, and engineering construction fields. As a general feature, when a glass is forming, the viscosity is changing and the dynamics of the system is slowing down greatly. In this Master's thesis, the relaxation process of a Yukawa binary system that is forming glass was investigated. The relaxation time of the glassy sample was measured using common correlation functions and the time-evolution of the typical heterogeneities was studied using a Molecular Dynamics simulation technique. Additionally, a popular machine learning tool was used to quantify the heterogeneity in the samples. The results showed similar dynamics to related works and all the different regimes known to occur for glassy states were characterized. Furthermore, the machine-learning approach of k-means showed to agree with the heterogeneity analysis done with traditional methods.