We consider the shell structure of Coulomb clusters in an axially symmetric parabolic trap exhibiting a confining potential Uc(ρ,z)=(mω2/2)(ρ2+αz2). Assuming an anisotropic parameter α = 4 (corresponding to experiments employing a cusp magnetic trap under microgravity conditions), we have calculated cluster configurations for particle numbers N = 3 to 30. We have shown that clusters with N ≤ 12 initially remain flat, transitioning to three-dimensional configurations as N increases. For N = 8, we have calculated the configurations of minimal potential energy for all values of α and found the points of configuration transitions. For N = 13 and 23, we discuss the influence of both the shielding and anisotropic parameter on potential energy, cluster size, and shell structure.

1.
V. E.
Fortov
and
G. E.
Morfill
,
Complex and Dusty Plasmas
(
CRC Press
,
London
,
2010
).
2.
P. K.
Shukla
and
B.
Eliasson
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
25
(
2009
).
3.
M.
Bonitz
,
C.
Henning
, and
D.
Block
,
Rep. Prog. Phys.
73
,
066501
(
2010
).
4.
H.
Baumgartner
,
D.
Block
, and
M.
Bonitz
,
Contrib. Plasma Phys.
49
,
281
(
2009
).
5.
O.
Arp
,
D.
Block
,
A.
Piel
, and
A.
Melzer
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
165004
(
2004
).
6.
D. H. E.
Dubin
and
T. M.
O'Neil
,
Rev. Mod. Phys.
71
,
87
(
1999
).
7.
W. T.
Juan
,
Z.
Huang
,
J.
Hsu
,
Y.
Lai
, and
L.
I
,
Phys. Rev. E
58
,
R6947
(
1998
).
8.
H.
Totsuji
,
C.
Totsuji
, and
K.
Tsuruta
,
Phys. Rev. E
64
,
066402
(
2001
).
9.
10.
T. E.
Sheridan
and
K. D.
Wells
,
Phys. Rev. E
81
,
016404
(
2010
).
11.
V. A.
Schweigert
and
F. M.
Peeters
,
Phys. Rev. B
51
,
7700
(
1995
).
12.
P.
Ludwig
,
S.
Kosse
, and
M.
Bonitz
,
Phys. Rev. E
71
,
046403
(
2005
).
13.
S. W. S.
Apolinario
,
B.
Partoens
, and
F. M.
Peeters
,
New J. Phys.
9
,
283
(
2007
).
14.
V. M.
Bedanov
and
F. M.
Peeters
,
Phys. Rev. B
49
,
2267
(
1994
).
15.
S. W. S.
Apolinario
and
F. M.
Peeters
,
Phys. Rev. B
78
,
024202
(
2008
).
16.
M.
Bonitz
,
D.
Block
,
O.
Arp
,
V.
Golubnychiy
,
H.
Baumgartner
,
P.
Ludwig
,
A.
Piel
, and
A.
Filinov
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
075001
(
2006
).
17.
H.
Kählert
,
P.
Ludwig
,
H.
Baumgartner
,
M.
Bonitz
,
D.
Block
,
S.
Käding
,
A.
Melzer
, and
A.
Piel
,
Phys. Rev. E
78
,
036408
(
2008
).
18.
O. S.
Vaulina
,
K. G.
Adamovich
, and
I. E.
Dranzhevski
,
Plasma Phys. Rep.
31
,
562
(
2005
).
19.
O. S.
Vaulina
,
X. G.
Koss (Adamovich)
, and
S. V.
Vladimirov
,
Phys. Scr.
79
,
035501
(
2009
).
20.
I. I.
Lisina
and
O. S.
Vaulina
,
EPL
103
,
55002
(
2013
).
21.
T.
Kamimura
and
Y.
Suga
,
Phys. Plasmas
14
,
123706
(
2007
).
22.
O. S.
Vaulina
,
I. I.
Lisina
, and
X. G.
Koss
,
Plasma Phys. Rep.
39
,
394
(
2013
).
23.
T.
Kamimura
and
O.
Ishihara
,
Phys. Rev. E
85
,
016406
(
2012
).
24.
J.
Kong
,
T. W.
Hyde
,
L.
Matthews
,
K.
Qiao
,
Z.
Zhang
, and
A.
Douglass
,
Phys. Rev. E
84
,
016411
(
2011
).
25.
T. W.
Hyde
,
J.
Kong
, and
L. S.
Matthews
,
Phys. Rev. E
87
,
053106
(
2013
).
26.
O.
Rancova
,
E.
Anisimovas
, and
T.
Varanavičius
,
Phys. Rev. E
83
,
036409
(
2011
).
27.
S. F.
Savin
,
L. G.
D'yachkov
,
M. M.
Vasiliev
,
O. F.
Petrov
, and
V. E.
Fortov
,
Europhys. Lett.
88
,
64002
(
2009
).
28.
S. F.
Savin
,
L. G.
D'yachkov
,
M. M.
Vasiliev
,
O. F.
Petrov
, and
V. E.
Fortov
,
Tech. Phys. Lett.
35
,
1144
(
2009
).
29.
S. F.
Savin
,
L. G.
D'yachkov
,
M. I.
Myasnikov
,
O. F.
Petrov
, and
V. E.
Fortov
,
Phys. Scr.
85
,
035403
(
2012
).
30.
V. E.
Fortov
,
A. V.
Ivlev
,
S. A.
Khrapak
,
A. G.
Khrapak
, and
G. E.
Morfill
,
Phys. Rep.
421
,
1
(
2005
).
31.
M. V.
Berry
and
A. K.
Geim
,
Eur. J. Phys.
18
,
307
(
1997
).
32.
A.
Geim
,
Phys. Today
51
(
9
),
36
(
1998
).
33.
I. E.
Tamm
,
Fundamentals of Theory of Electricity
(
Mir
,
Moscow
,
1979
).
34.
S. F.
Savin
,
L. G.
D'yachkov
,
M. I.
Myasnikov
,
O. F.
Petrov
,
M. M.
Vasiliev
,
V. E.
Fortov
,
A.
Yu. Kaleri
,
A. I.
Borisenko
, and
G. E.
Morfill
,
JETP Lett.
94
,
508
(
2011
).
35.
O. F.
Petrov
,
M. I.
Myasnikov
,
L. G.
D'yachkov
,
M. M.
Vasiliev
,
V. E.
Fortov
,
S. F.
Savin
,
A. Yu.
Kaleri
,
A. I.
Borisenko
, and
G. E.
Morfill
,
Phys. Rev. E
86
,
036404
(
2012
).
36.
R.
Casdorff
and
R.
Blatt
,
Appl. Phys. B
45
,
175
(
1988
).
37.
T.
Yamanouchi
,
M.
Shindo
,
O.
Ishihara
, and
T.
Kamimura
,
Thin Solid Films
506
,
642
(
2006
).
You do not currently have access to this content.