Computer simulation of simple liquids (Lennard-Jones systems) have been done in many studies. In the present study, Metopolis Mote Carlo (MMC) and high directional Monte Carlo (HDMC) simulations were executed to $1\ast10^6$ configurations. Voronoi Polyhedra method was used in an analysis of the structure of simple liquids involving phase change. We knew some metastable states exist, when Argon change the phase from solid to liquid, and also HDMC is more efficient than MMC to search for the statistically more important region on a configuration space.
Argon의 Melting에 있어서 MMC와 HDMC, FBMC, ESDMC simulation 결과는 서로 다른 경향을 보이는데, Melting Factor, Radial Distribution Function 등으로부터 Argon이 Melting할 때 어떤 Energy Barrier를 넘어서 액체로 된다는 것을 알 수 있었다. 그래서, 우리는 Argon이 Melting해가는 과정에서의 구조가 액체에서의 구조와 어떻게 다른지 알아보았다. 그런데, 기존의 방법들로는 입자들의 위치만을 분석하여서 Disordered System에서 입자들의 상호 공간적 배열을 이해하기가 어려운 점이 있어서 위상학적 방법인 Voronoi Polyhedra를 이용하여 Argon System의 구조를 분석하였다. Argon은 고체에서 FCC인데, Argon 한 입자의 고체에서 Voronoi Polyhedra는 3-edged Vertices와 4-edged Vertices를 가지고 있는 12면체이다. Argon이 고체에서 액체로 Melting해 갈 때 Energy Barrier가 되는 부분의 좌표를 Voronoi Polyhedra로 분석한 결과 3-edged Vertice는 Melting해 가는 과정 동안 그대로 유지되지만, 4-edged Vertice는 깨어져 그 위치에 새로운 Face나 Edge가 추가되는 것을 알 수 있었다. 3-edged Vertice 주위로는 네 개의 Argon 입자가 Tetrahedron을 이루고 있고 이 구조는 매우 안정하여 Melting해 가는 과정에서 잘 깨어지지 않으려고 한다. 3-edged Vertice 주위로의 Tetrahedron 구조가 좀 더 뒤틀리면 고체는 완전히 액체가 된다. 고체에서 Voronoi Polyhedra의 4-Edged Vertice 주위로는 여섯 개의 Argon 입자들이 Octahedron으로 존재하는데 이 구조는 안정하지 못하여 Melting이 시작되면 곳 quartOctahedron이나 semiOctahedron으로 깨어지고, 이 구조들은 액체로 되면서 Tetrahedron이나 quart-Octahedron으로 된다.
