从分子动力学轨迹中对位置依赖的无otropic Diffusivity 张量进行可靠的估计
Tiago S Domingues1, Ronald R Coifman2, Amir Haji-Akbari1
1Department of Chemical and Environmental Engineering, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, United States.
The journal of physical chemistry. B
|September 27, 2023
概括
这项研究开发了一种先进的方法来测量分子在狭窄空间内移动的容易程度. 新技术准确地绘制了扩散率,克服了纳米级材料以前方法的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学的计算化学
- 纳米尺度物理学的物理学
背景情况:
- 限制改变了材料的特性,使空间变化对纳米级应用至关重要.
- 准确地描述位置依赖材料属性是一个关键的研究挑战.
- 确定传输特性 (如扩散性) 的空间概况特别困难.
研究的目的:
- 调整和验证过共变量估计器 (FCEs) 来从分子动力学 (MD) 轨迹中提取扩散性概况.
- 解决在封闭系统中计算位置依赖的运输属性的挑战.
- 开发一个纠正方案,以提高接近边界的正常扩散率计算的准确性.
主要方法:
- 对MD模拟进行分析衍生过共差估计器 (FCE) 的调整.
- 适应的FCEs应用于一个Lennard-Jones流体被限制在一个裂孔内.
- 实施使用模拟回火和扩散图的校正方案,以解决边界工件.
主要成果:
- 适应MD的FCE准确地估计了穿过孔的横向扩散率.
- 观察到在硬边界附近的正常扩散率被系统地低估.
- 校正方案成功地解决了边界工件,产生了与范霍夫相关函数一致的正常扩散性配置.
结论:
- 开发的适应MD的估计器显示了在限制材料中准确表征空间扩散性变化的巨大潜力.
- 校正方案有效地提高了接近接口的正常扩散度测量的准确性.
- 这项工作为理解纳米运输现象提供了一个强大的计算工具.
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