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软物质最突出的特点-柔软性和复杂性,使软物质呈现尤为丰富有趣的物理现象,尤其是软物质的自组装行为。软物质的复杂性使其在一定条件下自组装成更为复杂的物质结构,其柔软性导致自组装结构的最终物质形式由多种相互作用决定。对软物质自组装的深入研究不但有助于我们理解不同物相之间的相变行为,而且为设计具有特殊功能的材料提供了一条新的途径。在众多的研究方向中,二维熔化和软准晶的形成一直是软凝聚态物理的热门内容。在本文中,我们主要研究软芯体系的二维固体-液体相变性质和准晶的自组装行为。 在第一章的绪论中,我们首先介绍了软物质的重要特性及其主要研究方向。接着我们从软物质自组装的分类和自组装形式两方面着重介绍软物质的自组装及其研究现状。在众多的自组装研究方向中,我们重点研究二维熔化和准晶的自组装。KTHNY理论是当前理解和分析二维熔化的重要理论基础。我们从二维固体,KTHNY理论的假设和结论,以及一些研究成果详细地介绍二维熔化的重要内容,并且从二维熔化的结构特征和动力学特征两方面列出常用的辨别二维熔化相变性质和各个不同物态的方法。最后我们跟随着准晶的发展,分别介绍了准晶的高维空间模型,重要物理特征以及两种重要的准晶结构。将准晶和软物质联系起来组装成软准晶,是当前研究和解决准晶中一系列问题的重要途径。 不同物理特性的组分粒子对软物质的宏观性质有很大的影响。在第二章中,我们首先介绍两种常用的软粒子模型,硬芯软壳层模型和超软模型,及其典型的相行为。然后,我们针对一种典型的超软体系及其相行为进行了粗浅地分析。 在第三章中,我们研究三种不同的能够出现再熔化现象的软芯系统的二维熔化。这类软芯系统的相图中存在一个最大熔化温度Tm,对应的密度为ρm。通过分析等温状态方程及其有限尺度效应,以及用方向关联函数和位置关联函数确定各个物态,我们发现在ρ<ρm一侧,六角相-液体的转变是非连续的,存在相分离,并且共存区密度间隔随温度的升高不断减小,在最大熔化温度Tm处趋于消失。在ρ>ρm一侧,六角相和液体之间的相变性质是连续的。更进一步,通过分析液体的最大方向关联长度,我们确定最大熔化温度Tm是两种相变性质类型的分水岭。更直接地,我们通过直观的瞬时位型图清楚地看到共存相和纯的六角相。这些结果表明,具有最大熔化温度的软芯系统既能够出现非连续的六角相-液体的转变,也存在连续的六角相-液体转变。 在传统的准晶形成的方法中,多种相互竞争的长度尺度被认为是不可或缺的,无论是相互作用势直接提供的,还是暗藏在粒子大小或者形状上。在第四章中,我们沿用第三章中的一种纯排斥的,各向同性的软芯模型,惊奇地发现八轴对称和十二轴对称准晶的存在。通过分析准晶的位型结构,我们发现五边形是形成准晶序的基本要素。通过分析准晶的动力学性质,以及固体形成前的液体的结构,进一步肯定了五边形的重要性。然后,我们通过研究准晶形成对路径依赖与否,以及不同固体结构的势能的比较确定我们的准晶是稳定存在的。最后,我们简单地分析了准晶的相变性质及其振动特性。我们的结果为形成准晶提供了不可思议的简单路径,而且对准晶的理论理解提出了挑战。 在第五章,我们对本论文进行了总结,并对未来的工作做了展望。