Молекулярно-динамические исследования процесса кристаллизации и роста газовых гидратов в сильно переохлажденной двухфазной системе “метан–вода”

Рассматриваются процессы зародышеобразования и роста гидрата метана в сильно переохлажденной двухфазной системе “метан–вода”, полученной при различных протоколах охлаждения. Показано, что при достаточно высоких скоростях охлаждения в системе все еще могут образовываться кристаллические формы гидрата метана. Установлено, что при скорости охлаждения $\gamma$ = 1.0 K/ps во всех независимых молекулярно-динамических итерациях наблюдался процесс зародышеобразования и роста газового гидрата, в то время как при скорости охлаждения $\gamma$ = 10.0 K/ps в $\sim$ 26.7% численных экспериментов нуклеационное событие не наблюдалось. Обнаружено, что с увеличением скорости охлаждения системы наблюдается увеличение среднего временного масштаба нуклеации $\tau_c$ и уменьшение критического размера зародыша $n_c$. Показано, что при достаточно глубоком уровне переохлаждения системы на начальном этапе фазового перехода реализуется сценарий гомогенного кристаллического зародышеобразования.