J. Physique Lett. 45, 863-872 (1984)
DOI: 10.1051/jphyslet:019840045017086300

Re-entrant wetting transitions in molecular fluid mixtures

T.J. Sluckin¹ et J.T. Chalker<sup>2

1</sup>  Faculty of Mathematical Studies, University of Southampton, Southampton SO9 5NH, U.K.
²  Department of Physics, University of Southampton, Southampton SO9 5NH, U.K.

Abstract
Preferential adsorption of molecules in a molecular fluid by a wall is modelled by the introduction of orientational degrees of freedom, which cause the effective wall-molecule potential energy to be temperature dependent. Under suitable circumstances re-entrant wetting transitions can occur. As temperature is reduced the surface can be successively wet, dry, wet and dry again. Associated with the wet phase is a re-entrant surface phase transition analogous to the high temperature prewetting line. Exact two dimensional and approximate mean field calculations have been carried out to illuminate this phenomenon.

Résumé
L'adsorption préférentielle par un mur de molécules d'un mélange fluide est décrite par un modèle où on introduit des degrés de liberté orientationnels. L'énergie potentielle effective de l'interaction mur-molécule est alors fonction de la température. Dans des conditions appropriées, des transitions de mouillage ré-entrantes peuvent se produire. Lorsque la température décroît, la surface peut devenir successivement mouillée, puis sèche, puis mouillée et sèche à nouveau. Une transition de surface ré-entrante, analogue à la ligne de pré-mouillage de haute température, est associée aux phases mouillées. Des calculs exacts en dimension deux et l'approximation de champ moyen permettent de mettre en lumière ces phénomènes.

PACS
6470J - Liquid liquid transitions.
6810C - Fluid surface energy surface tension, interface tension, angle of contact, etc..
6810J - Fluid kinetics evaporation, adsorption, condensation, catalysis, etc..

Key words
adsorption -- mixtures -- phase transformations -- wetting -- molecular fluid mixtures -- molecules -- orientational degrees of freedom -- wall molecule potential energy -- re entrant wetting transitions -- wet phase -- surface phase transition -- mean field calculations