Opis anomalnih lastnosti vode s preprostim dvorazsežnim modelomOgrin, Peter (Avtor) Urbič, Tomaž (Mentor) model vodevrtnični modelMercedes-Benz modelstatistična me-hanikastatistična termodinamikafazni diagramelektrično poljeanalitični modelPreprost dvodimenzionalni model smo uporabili za opis (anomalnih) lastnosti vode. Prednosti takega modela so predvsem večja računska učinkovitost, enostavna vizuali-zacija sistema ter primernost za uporabo v statističnomehanskih teorijah. Uporabili smo vrtnični model ter Mercedes-Benz model, pri katerem so molekule modelirane kot Lennard-Jonesovi diski z eksplicitnim orientacijsko-odvisnim potencialom za vodikove vezi. Cilj raziskave je bil preučiti lastnosti vrtničnega modela v različnih sistemih, poleg tega pa razviti pristope, ki nam omogočajo čim hitrejši izračun lastnosti (tekoče) vode. S simulacijami smo določili območja anomalnih lastnosti vrtničnega modela ter jih razvrstili v hierarhijo. Ta hierarhija je nekoliko drugačna kot pri pravi vodi in je odvisna od parametrizacije modela. Pomembna anomalna lastnost vode je tudi njeno pestro fazno obnašanje. S termodinamično perturbacijsko teorijo smo določil ravnote-žno krivuljo tekočina-para ter perkolacijsko krivuljo. Nekoliko več faznih prehodov smo uspeli določiti z algoritmom gnezdenega vzorčenja. Ker pa smo hoteli fazni diagram določiti na čim bolj enostaven način, smo razvili pristop, ki z uporabo metod nenadzo-rovanega strojnega učenja praktično avtomatsko določi celoten fazni diagram modela vode. S simulacijami molekulske dinamike smo preučili obnašanje vrtničnega modela vode v statičnem in časovno odvisnem električnem polju. V močnem polju molekule vode izgubijo vse značilnosti vode in se obnašajo kot dipoli v električnem polju. Če je jakost polja približno enaka jakosti vodikovih vezi, pa postanejo anomalne lastnosti vode bolj izrazite. Razvili smo model, ki opiše frekvenčni odziv vode na časovno od-visno električno polje glede na statistiko vodikovih vezi. Razvili smo tudi strukturni model vode, ki temelji na analitičnem modelu vode. Model generira snežinkam po-dobne strukture, ki služijo kot približek strukture tekoče vode. Analitičen model smo s tem razvili v kompleten model, ki omogoča izračun termodinamičnih, dinamičnih in strukturnih lastnosti vode.20252025-10-09 08:50:01Doktorsko delo/naloga174740sl