基于量子力学的非结合力场函数用于材料和系统的分子动力学模拟:和氧柱
Peng Geng1, Sergey Zybin1, Saber Naserifar1
1Materials and Process Simulation Center (MSC), California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA.
用于分子动力学 (MD) 模拟的精确力场 (FF) 通过新的通用非结合 (UNB) 潜力得到了改进. 这种UNB潜力准确地描述了列15-18中元素的远程范德瓦尔斯相互作用.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
背景情况:
- 精确的力场 (FFs) 对于材料的分子动力学 (MD) 模拟至关重要.
- 量子力学 (QM) 计算可以推导出短距离相互作用,但长距离范德瓦尔斯 (vdW) 相互作用难以提取.
- 现有的方法难以区分各种能量成分,如静电,极化,VDW和键.
研究的目的:
- 开发一种可靠的方法,从QM计算中提取远程范德瓦尔斯 (vdW) 非债券潜力.
- 扩大非绑定参数的计算,包括周期表N和O列 (15-18列) 中的元素.
- 建立一个普遍的潜力来描述跨多个元素的vdW相互作用.
主要方法:
- 使用了密度函数理论 (DFT) 的Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) 风味,并进行了经验性的D3 vdW校正.
- 计算了每个元素的状态方程 (EOS),保持共价键固定,以导出两体vdW非键潜力.
- 扩展计算,包括列15,16,17和18中的20个元素的非绑定参数.
主要成果:
- 成功获得了列15-18中元素的双体vdW无键电位.
- 证明这些潜能可以映射到一个单一的宇宙两体曲线上.
- 确定了三个关键的缩放参数 (Re,De,L) 用于通用非结合 (UNB) 潜力.
结论:
- 通用非结合 (UNB) 潜能为描述远程vdW相互作用提供了一个准确和可概括的方法.
- 这种UNB潜力预计将对未来的MD模拟有价值.
- 它作为一个强大的基础,用于导出周期表中的其余元素的UNB参数.
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