开发和验证一个通用的ReaxFF反应力场用于土壤材料建模
Yingchun Zhang1,2,3, Xiandong Liu1,2, Adri C T van Duin3
1State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing, Jiangsu 210023, People's Republic of China.
使用DFT数据开发了一个新的ReaxFF反应力场,用于包括Si,Al,O,H,Na和K在内的地球材料. 这种经过验证的力场准确地模拟了地球.
科学领域:
- 计算地质化学计算地质化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学物理 化学物理
背景情况:
- ReaxFF反应力场对于分子模拟至关重要,但在高压温度条件下对地球材料缺乏参数.
- 现有的局限性阻碍了ReaxFF在建模地球内部过程中的应用.
研究的目的:
- 开发和验证一个ReaxFF反应力场用于常见的地球地元素 (Si,Al,O,H,Na,K).
- 为了能够在相关的地质条件下准确地模拟地球材料.
主要方法:
- 使用广泛密度函数理论 (DFT) 数据训练ReaxFF力场.
- 结合各种数据,包括电荷,键/角度扭曲,状态方程,离子迁移和反应能量.
- 对矿物水接口,水性,超临界地质流体和散装晶体的验证.
主要成果:
- 开发的ReaxFF力场准确地复制了DFT计算 (皮尔森相关系数,Rp = 0.95).
- 在预测各种地球材料系统的结构性,热力学性和运输性质方面表现出色 (Rp = 0.95).
- 在模拟矿物水接口和地流体行为方面表现出能力.
结论:
- 新的ReaxFF力场显著推进了对地球材料的建模.
- 它对模拟广泛的地质过程具有很大的前景.
- 开辟了 ReaxFF 在计算地球科学中的应用新途径.
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