Closed-loop liquid-liquid immiscibility in mixture of particles with spherically symmetric interaction

Thermodynamic perturbation theory for central-force (TPT-CF) type of associating potential is used to study the phase behavior of symmetric binary mixture of associating particles with spherically symmetric interaction. The model is represented by the binary Yukawa hard-sphere mixture with additional spherically symmetric square-well associative interaction located inside the hard-core region and valid only between dissimilar species. To account for the change of the system packing fraction due to association we propose an extended version of the TPT-CF approach. In addition to the already known four types of the phase diagram for binary mixtures we were able to identify the fifth type, which is characterized by the absence of intersection of the $\lambda$-line with the liquid-vapour binodals and by the appearance of the closed- loop liquid-liquid immiscibility with upper and lower critical solution temperatures.Comment: 11 pages, 5 figure

Second-order Barker-Henderson perturbation theory for the phase behavior of polydisperse Morse hard-sphere mixture

We propose an extension of the second-order Barker-Henderson perturbation theory for polydisperse hard-sphere multi-Morse mixture. To verify the accuracy of the theory, we compare its predictions for the limiting case of monodisperse system, with predictions of the very accurate reference hypernetted chain approximation. The theory is used to describe the liquid-gas phase behavior of the mixture with different type and different degree of polydispersity. In addition to the regular liquid-gas critical point, we observe the appearance of the second critical point induced by polydispersity. With polydispersity increase, the two critical points merge and finally disappear. The corresponding cloud and shadow curves are represented by the closed curves with 'liquid' and 'gas' branches of the cloud curve almost coinciding for higher values of polydispersity. With a further increase of polydispersity, the cloud and shadow curves shrink and finally disappear. Our results are in agreement with the results of the previous studies carried out on the qualitative van der Waals level of description.Comment: 13 pages, 4 figure

Fluid of fused spheres as a model for protein solution

In this work we examine thermodynamics of fluid with "molecules" represented by two fused hard spheres, decorated by the attractive square-well sites. Interactions between these sites are of short-range and cause association between the fused-sphere particles. The model can be used to study the non-spherical (or dimerized) proteins in solution. Thermodynamic quantities of the system are calculated using a modification of Wertheim's thermodynamic perturbation theory and the results compared with new Monte Carlo simulations under isobaric-isothermal conditions. In particular, we are interested in the liquid-liquid phase separation in such systems. The model fluid serves to evaluate the effect of the shape of the molecules, changing from spherical to more elongated (two fused spheres) ones. The results indicate that the effect of the non-spherical shape is to reduce the critical density and temperature. This finding is consistent with experimental observations for the antibodies of non-spherical shape.Comment: 12 pages, 5 figure

Liquid-vapour coexistence in the dipolar Yukawa hard-sphere fluid

Thermodynamic perturbation theory for central-force associating potentials and Monte Carlo simulations are used to study the phase behaviour of the dipolar Yukawa hard-sphere fluid over a wide range of the particle dipole moment, μ. Liquid-vapour coexistence is found to exist for values of μ far in excess of a “threshold” value found in earlier simulation studies. The predictions of the present theory are found to be in reasonably good agreement with computer simulation results, all the way up to the highest dipole moment studied

Метод главных информативных компонент в задачах статистических измерений параметров сигналов (систематизированный обзор)

Представлен метод Главных Информативных Компонент PIC (Principal Informative Components) для задач статистических измерений, в которых подлежащий измерению сигнал непосредственно не наблюдается. К таким случаям относятся восстановление изображений, идентификация систем, обращение каналов связи, томография сред и др. Общей особенностью таких задач является, как правило, неустойчивость их решений к малым изменениям исходных данных, что обычно требует привлечения специальных методов регуляризации. Суть метода PIC состоит в использовании декомпозиции сигналов в специальных базисах, сформированных из собственных векторов информационного оператора Фишера. Эти базисы родственны известному в статистике методу Главных Компонент PCA (Principal Components Analysis), однако имеют несколько иной смысл по сравнению с ним. В обзоре показано, что за счет специальных правил отбора координатных векторов, возможно, во-первых, гарантировать устойчивость оценки сигнала к непредсказуемым факторам задачи, во-вторых, обеспечить существенное снижение общей погрешности измерений по сравнению с «прямыми» оценками сигнала, т. е. без использования базисных представлений. Дано обоснование применения метода PIC для задач линейного и нелинейного оценивания. Также рассмотрена комбинированная методика оптимизации координатного базиса, которая сочетает преимущества физического подхода (наглядность, экономичность) с преимуществами статистико-информационного подхода (минимизация статистических погрешностей). Указанная методика основана на проектировании произвольного координатного базиса на подпространство PIC. В результате сокращается диапазон возможных флуктуаций оценки сигнала и понижается верхняя граница статистической ошибки его измерения. Даны некоторые численные оценки эффективности метода PIC на примере задачи акустической томографии среды, которые подтверждают общие теоретические выводы. Выполнен анализ некоторых информационных технологий, где идеи метода PIC имеют перспективы для практического внедрения. В частности, высказано предположение, что одной из таких перспективных областей могут быть MIMO системы, которые играют важную роль в системах беспроводного доступа 5G