The confined fluids have different structural and dynamical characteristics compared to the homogeneous bulk fluids whose transport is isotropic in all directions. These fluids provide useful information on the mechanism of spreading, melting, lubrication, and friction of microporous media. We employ the molecular dynamics (MD) technique to understand the structure and dynamics of the confined fluids at the atomistic level. The wall model employed in this study is a structureless thermal wall. This type of wall controls temperature through a stochastic boundary condition. When a particle passes across a thermal wall, it is reentered inside of the cylinder by applying the thermalization mechanism designed by Tennenbaum et al [1]. We examine transport properties of simple fluids confined in 2- and 3-dimensional nanopores with various fluid density and pore size. We also study the behavior of the velocity auto-correlation function depending on both the density and the pore size and compare it with the prediction by the hydrodynamic theory.
Further, we observed flow patterns in two-dimensional microfluid by using MD simulation. Convection patterns are induced by upward-force perturbations which are applied on fluid molecules passing through a specific area in the center of the system. We observed thermodynamic and transport properties of microflows. The convection patterns in flows have chiral property in that each vorticity has its own direction, clockwise or counterclockwise. Research on a new separation method of chiral molecules has been suggested in a microfluidic flow with spatially variable vorticity. It induced thermal fluctuating motion of the molecules on velocity field which is expressed in terms of a scalar stream function. We use MD simulation to confirm that this new chiral separation method is valid by observing its separation ratio.
분자 동역학 모의 실험 방법을 이용하여 갇힌 구조에서의 유체의 성질을 관찰하였다. 이 구조는 균질시스템인 덩어리 구조와 달리 비등방성이기 때문에 열역학 및 수송 성질이 다르다. 이 구조에 대한 연구를 통해 나노포어 구조에서의 여러 가지 현상들에 대해 이해할 수 있다. 구조의 경계 조건 중 두 면은 열벽을 사용하였다. 이것은 통계적인 경계 조건으로 시스템 전체의 온도를 통제하는 방법이다. 다른 두 면은 주기 경계 조건을 적용하였다. 이 조건을 통해 작은 시스템으로 긴 나노포어 구조를 구현할 수 있다. 이 경계 조건을 가진 규격화된 구조에서의 유체의 수송 성질을 유체의 밀도와 구멍의 크기를 변화시켜가면서 관찰하였다. 또한 속도자체상관함수를 계산하여 유체동역학 이론으로 예상되는 결과와 비교하였다.
또한, 분자 동역학 방법을 이용하여 소용돌이가 있는 이차원 미세 유체를 관찰하였다. 각각 시계 방향과 반시계 방향의 흐름을 가지고 있는 두 개의 소용돌이는, 시스템의 가운데 부분을 지나는 분자들에 적용되는 위쪽 방향의 건드림에 의해 유도된다. 이 미세유체가 가지는 열역학적 성질과 수송 성질을 관찰하고, 생성된 키랄 환경에 의한 키랄 이성질체의 분리 가능성에 대해 고찰해본다.
