Atomaro potentsial - Interatomic potential

Atomaro potentsiallar matematik funktsiyalari hisoblash uchun potentsial energiya tizimining atomlar kosmosdagi berilgan pozitsiyalar bilan.^[1][2][3][4] Ning fizik asosi sifatida atomlararo potentsiallardan keng foydalaniladi molekulyar mexanika va molekulyar dinamikasi simulyatsiyalar hisoblash kimyosi, hisoblash fizikasi va hisoblash materialshunosligi materiallarning xususiyatlarini tushuntirish va bashorat qilish. Atomaro potentsial bilan o'rganiladigan miqdoriy xususiyatlar va sifat hodisalariga misol qilib panjara parametrlari, sirt energiyalari, fazalararo energiya, adsorbsiya, hamjihatlik, issiqlik kengayishi va elastik va plastik moddiy xatti-harakatlar, shuningdek kimyoviy reaktsiyalar.^{[5][6][7][8][9][10][11]}

Funktsional shakl

Interatomik potentsiallar bir vaqtning o'zida bitta, ikkita, uchta va hokazo atomlarning holatiga bog'liq bo'lgan kengayish funktsional atamalar sifatida yozilishi mumkin. Keyin tizimning umumiy salohiyati ${ displaystyle textstyle V _ { mathrm {TOT}}}$ sifatida yozilishi mumkin ^[3]

${ displaystyle V _ { mathrm {TOT}} = sum _ {i} ^ {N} V_ {1} ({ vec {r}} _ {i}) + sum _ {i, j} ^ { N} V_ {2} ({ vec {r}} _ {i}, { vec {r}} _ {j}) + sum _ {i, j, k} ^ {N} V_ {3} ({ vec {r}} _ {i}, { vec {r}} _ {j}, { vec {r}} _ {k}) + cdots}$

Bu yerda ${ displaystyle textstyle V_ {1}}$ bir tanadan iborat bo'lgan atama, ${ displaystyle textstyle V_ {2}}$ ikki tana muddati, ${ displaystyle textstyle V_ {3}}$ uchinchi tana muddati, ${ displaystyle textstyle N}$ tizimdagi atomlar soni,${ displaystyle { vec {r}} _ {i}}$ atomning holati ${ displaystyle i}$, va boshqalar. ${ displaystyle i}$, ${ displaystyle j}$ va ${ displaystyle k}$ bu atomlarning pozitsiyalari atrofida aylanishdir.

E'tibor bering, agar atom juftiga juftlik potentsiali berilgan bo'lsa, ikki korpusda potentsial 1/2 ga ko'paytirilishi kerak, aks holda har bir bog'lanish ikki baravar, shunga o'xshash uch tanadagi davr esa 1/6 ga teng.^[3] Shu bilan bir qatorda, juftlik muddatining yig'indisi holatlar bilan cheklanishi mumkin ${ displaystyle textstyle i$va shunga o'xshash uch tanalik muddatga ${ displaystyle textstyle i$, agar potentsial shakli shunday bo'lsa, u almashinishga nisbatan nosimmetrikdir ${ displaystyle j}$ va ${ displaystyle k}$ indekslar (ko'p elementli tizimlar uchun bunday holat bo'lishi mumkin emas).

Bir jismli atama faqat atomlar tashqi sohada (masalan, elektr maydonida) bo'lgan taqdirda mazmunli bo'ladi. Tashqi maydonlar bo'lmasa, potentsial ${ displaystyle V}$ atomlarning mutlaq holatiga emas, balki faqat nisbiy holatlariga bog'liq bo'lishi kerak. Bu shuni anglatadiki, funktsional shaklni atomlararo masofalar funktsiyasi sifatida qayta yozish mumkin ${ displaystyle textstyle r_ {ij} = | { vec {r}} _ {i} - { vec {r}} _ {j} |}$va bog'lanishlar orasidagi burchaklar (qo'shnilarga vektorlar) ${ displaystyle textstyle theta _ {ijk}}$.Shunday qilib, tashqi kuchlar bo'lmaganda, umumiy shakl bo'ladi

${ displaystyle V _ { mathrm {TOT}} = sum _ {i, j} ^ {N} V_ {2} (r_ {ij}) + sum _ {i, j, k} ^ {N} V_ {3} (r_ {ij}, r_ {ik}, theta _ {ijk}) + cdots}$

Uch tanadagi muddatda ${ displaystyle textstyle V_ {3}}$ anatomik masofa ${ displaystyle textstyle r_ {jk}}$ Uch muddatdan beri kerak emas ${ displaystyle textstyle r_ {ij}, r_ {ik}, theta _ {ijk}}$uchta atomning nisbiy holatini berish uchun etarli ${ displaystyle i, j, k}$ uch o'lchovli kosmosda. Buyurtmaning 2 dan yuqori har qanday shartlari ham deyiladi ko'p tanadagi potentsiallarBa'zi bir atomlararo potentsiallarda ko'p tanadagi o'zaro ta'sirlar juftlik potentsiali shartlariga qo'shiladi (quyida EAMga o'xshash va bog'lanish tartibi potentsiallari bo'yicha munozarani ko'ring).

Printsipial jihatdan iboralardagi yig'indilar hammasi ustida ishlaydi ${ displaystyle N}$ Ammo atomlararo potentsial oralig'i cheklangan bo'lsa, ya'ni. potentsial ${ displaystyle textstyle V (r) equiv 0}$ yuqoridagi chiqib ketish masofasi ${ displaystyle textstyle r _ { mathrm {cut}}}$, yig'indini bir-birining chegarasi chegarasida atomlar bilan cheklash mumkin. Qo'shnilarni topish uchun uyali usuldan foydalanib,^[1] MD algoritmi loviya bo'lishi mumkin O (N) algoritm. Infiniterange bilan potentsialni samarali tarzda umumlashtirish mumkin Evval summasi va uning keyingi rivojlanishi.

Kuchni hisoblash

Atomlar orasidagi ta'sir qiluvchi kuchlarni atomlarning holatiga qarab umumiy energiyani farqlash yo'li bilan olish mumkin. Ya'ni atomga kuch olish uchun ${ displaystyle i}$ atomning holatiga nisbatan uch o'lchovli hosila (gradyan) olish kerak ${ displaystyle i}$:

${ displaystyle { vec {F}} _ {i} = - nabla _ {{ vec {r}} _ {i}} V _ { mathrm {TOT}}}$

Ikkala tanadagi potentsial uchun bu gradient simmetriya tufayli kamayadi ${ displaystyle ij}$ potentsial shaklda, atomlararo masofalarga nisbatan to'g'ridan-to'g'ri farqlash${ displaystyle textstyle r_ {ij}}$. Biroq, ko'p bodipotensiallar uchun (uch tanali, to'rt tanali va boshqalar) farqlash ancha murakkablashadi ^[12][13]chunki potentsial endi nisbatan nosimmetrik bo'lmasligi mumkin ${ displaystyle ij}$ almashinuvi Boshqacha qilib aytganda, atomlarning energiyasi ${ displaystyle k}$ to'g'ridan-to'g'ri qo'shnilar emas ${ displaystyle i}$ holatiga bog'liq bo'lishi mumkin ${ displaystyle textstyle { vec {r}} _ {i}}$burchakli va boshqa ko'p tanadagi atamalar tufayli va shuning uchun gradiyentga hissa qo'shadi${ displaystyle textstyle nabla _ {{ vec {r}} _ {i}}}$.

Interatomik potentsiallar sinflari

Interatomik potentsiallar turli xil turlicha, turlicha jismoniy motivatsiyalarga ega. Kremniy kabi taniqli yagona elementlar uchun ham funktsional shakli va motivatsiyasi jihatidan ancha farq qiluvchi turli xil potentsiallar ishlab chiqilgan.^[14]Haqiqiy atomlararo o'zaro ta'sir kvant mexanik tabiatda va shu bilan tasvirlangan haqiqiy o'zaro ta'sirlar mavjud emas Shredinger tenglamasi yoki Dirak tenglamasi umumiy elektronlar va yadrolar analitik funktsional shaklga o'tkazilishi mumkin edi. Demak, barcha analitik interatomik potentsiallar zarurat hisoblanadi taxminlar.

Vaqt o'tishi bilan atomlararo potentsial asosan murakkablashdi va aniqroq bo'ldi, ammo bu aniq emas.^[15] Bunga fizikaning kengaytirilgan tavsiflari va qo'shimcha parametrlar kiritilgan. So'nggi paytgacha barcha atomlararo potentsiallarni "parametrli" deb ta'riflash mumkin edi, ular aniqlangan (fizikaviy) atamalar va parametrlar bilan ishlab chiqilgan va optimallashtirilgan. Yangi tadqiqotlar o'rniga parametrlarni umumiy parametrlari soni moslashuvchan bo'lishi uchun tizimning xususiyatlarini taxmin qilish uchun murakkab lokal atom qo'shni identifikatorlari va alohida xaritalashlar yordamida tizimli ravishda takomillashtirilishi mumkin bo'lgan parametrsiz potentsiallarga e'tibor qaratilgan. ^[16] Ushbu parametrsiz modellar sezilarli darajada aniqroq bo'lishi mumkin, ammo ular jismoniy shakllar va parametrlarga bog'liq bo'lmaganligi sababli, ekstrapolyatsiya va noaniqliklar bilan bog'liq ko'plab muammolar mavjud.

Parametrik potentsiallar

Potensiallarni juftlashtirish

Aytish mumkinki, eng sodda keng qo'llaniladigan atomlararo ta'sir o'tkazish modeli bu Lennard-Jons salohiyati ^[17]

${ displaystyle V _ { mathrm {LJ}} (r) = 4 varepsilon left [ left ({ frac { sigma} {r}} right) ^ {12} - left ({ frac {) sigma} {r}} o'ng) ^ {6} o'ng]}$

qayerda ${ displaystyle textstyle varepsilon}$ ning chuqurligi potentsial quduq va ${ displaystyle textstyle sigma}$ potentsial nolni kesib o'tadigan masofa, jozibali atama mutanosib ${ displaystyle textstyle 1 / r ^ {6}}$potentsialda ko'lamini kengaytirishdan kelib chiqadi van der Waals kuchlari, esa ${ displaystyle textstyle 1 / r ^ {12}}$ jirkanch atama ancha taxminiy (qulay jozibador atamaning kvadrati).^[6] O'z-o'zidan bu potentsial miqdoriy jihatdan faqat zo'r gazlar uchun to'g'ri keladi, shuningdek, sifatli tadqiqotlar uchun va dipolning o'zaro ta'siri muhim bo'lgan tizimlarda, ayniqsa, kimyo kuch maydonlari molekulalararo o'zaro ta'sirlarni tavsiflash.

Yana bir sodda va keng qo'llaniladigan juftlik salohiyatiMorse salohiyati, bu shunchaki ikkita eksponentning yig'indisidan iborat.

${ displaystyle V _ { mathrm {M}} (r) = D_ {e} (e ^ {- 2a (r-r_ {e})} - 2e ^ {- a (r-r_ {e})}) }$

Bu yerda ${ displaystyle textstyle D_ {e}}$ muvozanat bog'lanish energiyasi va${ displaystyle textstyle r_ {e}}$ bog'lanish masofasi. Morsepotensial molekulyar tebranish va qattiq jismlarni o'rganishda qo'llanilgan,^[18] va shuningdek, buyurtma potentsiali kabi aniqroq potentsiallarning funktsional shaklini ilhomlantirdi.

Ionik materiallar ko'pincha qisqa intervalli jirkanch atama yig'indisi bilan tavsiflanadi, masalanBukingem juftligi salohiyati va uzoq masofaga Kulon potentsiali materialni hosil qiluvchi ionlar orasidagi ion o'zaro ta'sirini berish. Ionli materiallar uchun qisqa diapazon ham ko'p tanali xarakterga ega bo'lishi mumkin.^[19]

Juftlik potentsiali o'ziga xos cheklovlarga ega, masalan, barchani ta'riflay olmaslik elastik konstantalar kubikli metallarni yoki ikkala uyg'unlik energiyasini va bo'shliq hosil bo'lish energiyasini to'g'ri tavsiflang.^[7] Shuning uchun miqdoriy molekulyar dinamikasi simulyatsiyalar turli xil tanadagi potentsiallar bilan amalga oshiriladi.

Jirkanch potentsial

Juda qisqa interatomik ajralishlar uchun radiatsiya materialshunosligi, o'zaro ta'sirlarni skrining bilan aniq ta'riflash mumkin Kulon potentsiali umumiy shaklga ega bo'lganlar

${ displaystyle V (r_ {ij}) = {1 over 4 pi varepsilon _ {0}} {Z_ {1} Z_ {2} e ^ {2} over r_ {ij}} varphi (r / a)}$

Bu yerda, ${ displaystyle varphi (r) dan 1} gacha$ qachon ${ displaystyle r dan 0} gacha$. ${ displaystyle Z_ {1}}$ va ${ displaystyle Z_ {2}}$ o'zaro ta'sir qiluvchi yadrolarning zaryadlari va ${ displaystyle a}$ "Skrining parametri" deb nomlangan bo'lib, keng qo'llaniladigan ommalashgan skrining funktsiyasi "Universal ZBL".^[20]va aniqrog'ini barcha elektron kvant-kimyo hisob-kitoblaridan olish mumkin^[21]Yilda ikkilik to'qnashuvga yaqinlashish simulyatsiyalardan foydalanish uchun ushbu potentsialdan foydalanish mumkin yadro to'xtatish kuchi.

Hozirgacha eng aniq atomlararo potentsial - bu kamalakning skrining funktsiyasi bilan kamalakning o'zaro ta'sirlashish potentsiali, bu butun boshli to'qnashuvlarning barcha qiymatlari, shu jumladan boshdan to'qnashuvgacha bo'lgan masofa (Bor radiusi tartibining masofasi) materiya ichidagi eng katta atomik ajralishlarga to'g'ri keladi.^[22]

Ko'p tanadagi potentsial

Stillinger-Weber salohiyati^[23] standart shakldagi ikki va uch tanali atamalarga ega bo'lgan potentsialdir

${ displaystyle V _ { mathrm {TOT}} = sum _ {i, j} ^ {N} V_ {2} (r_ {ij}) + sum _ {i, j, k} ^ {N} V_ {3} (r_ {ij}, r_ {ik}, theta _ {ijk})}$

Bu erda uch tanali atama potentsial energiya bog'lanishning egilishi bilan qanday o'zgarishini tavsiflaydi, u dastlab toza Si uchun ishlab chiqilgan, ammo ko'plab atrof-muhit va birikmalarga tarqaldi.^[24][25] va boshqa Si potentsiallari uchun ham asos yaratdi.^[26][27]

Metalllarni odatda "EAMga o'xshash" potentsial deb atash mumkin, ya'ni bir xil funktsional shaklni taqsimlovchi potentsial o'rnatilgan atom modeli.Ushbu potentsiallarda umumiy potentsial energiya yozilgan

${ displaystyle V _ { mathrm {TOT}} = sum _ {i} ^ {N} F_ {i} left ( sum _ {j} rho (r_ {ij}) right) + { frac {1} {2}} sum _ {i, j} ^ {N} V_ {2} (r_ {ij})}$

qayerda ${ displaystyle textstyle F_ {i}}$ ko'mish funktsiyasi deb ataladi (kuch bilan aralashmaslik kerak ${ displaystyle textstyle { vec {F}} _ {i}}$) bu elektron zichligi deb ataladigan yig'indining funktsiyasi${ displaystyle textstyle rho (r_ {ij})}$. ${ displaystyle textstyle V_ {2}}$odatda butunlay jirkanch bo'lgan juftlik salohiyati. Asl formulada ^[28][29] elektr zichligi funktsiyasi ${ displaystyle textstyle rho (r_ {ij})}$ Haqiqiy atom elektronlari zichligidan olingan va joylashtirish funktsiyasi sabab bo'lgan zichlik-funktsional nazariya chunki atom elektronni zichligiga "singdirish" uchun zarur bo'lgan energiya. .^[30]Shu bilan birga, metallar uchun ishlatiladigan ko'plab boshqa potentsiallar bir xil funktsional shaklga ega, ammo atamalarni boshqacha turtki beradi, masalan. asoslangan qat'iy majburiy nazariya^[31][32][33]yoki boshqa turtki^[34][35].^[36]

EAMga o'xshash potentsiallar odatda raqamli jadvallar sifatida amalga oshiriladi, jadvallar to'plami NIST da interatomik potentsial omborida mavjud [1]

Kovalent biriktirilgan materiallar ko'pincha tavsiflanadi bog'lanish buyurtma potentsiali, ba'zan Tersoffga o'xshash yoki Brennerga o'xshash potentsial deb ham ataladi.^[10][37][38]

Ular umuman olganda juftlik potentsialiga o'xshash shaklga ega:

${ displaystyle V_ {ij} (r_ {ij}) = V _ { mathrm {jirkanch}} (r_ {ij}) + b_ {ijk} V _ { mathrm {jozibali}} (r_ {ij})}$

bu erda jirkanch va jozibali qism Morse potentsialiga o'xshash oddiy eksponent funktsiyalardir. kuch atom muhiti tomonidan o'zgartiriladi ${ displaystyle i}$ orqali ${ displaystyle b_ {ijk}}$muddat. Agar aniq burchakka bog'liqliksiz amalga oshirilsa, bu potentsial skanerlash matematik jihatdan EAMga o'xshash potentsiallarning ba'zi navlariga teng bo'lishi mumkin^[39][40]Ushbu ekvivalentlik tufayli ko'plab metall-kovalent aralash materiallar uchun bog'lanish tartibidagi potentsial formalizm ham amalga oshirildi.^{[40][41][42][43]}

EAM potentsiallari, shuningdek, elektron zichligi funktsiyasiga burchakka bog'liq atamalarni qo'shish orqali kovalent bog'lanishni tavsiflash uchun kengaytirildi ${ displaystyle rho}$, o'zgartirilgan ko'milgan atom usuli (MEAM).^[44][45][46]

Majburiy maydonlar

A kuch maydoni bu atomlar yoki fizik birliklar o'rtasidagi jismoniy o'zaro ta'sirlarni tavsiflash uchun parametrlar to'plamidir (~ 10 gacha)⁸) berilgan energiya ifodasidan foydalanish. Kuch maydoni atamasi ma'lum atomlararo potentsial (energiya funktsiyasi) uchun parametrlar to'plamini tavsiflaydi va ko'pincha ichida ishlatiladi hisoblash kimyosi jamiyat.^[47] Quvvat maydoni yaxshi va yomon modellar orasidagi farqni keltirib chiqaradi. Kuch maydonlari butun davriy jadval va ko'p fazali materiallarni o'z ichiga olgan metallarni, keramika, molekulalarni, kimyo va biologik tizimlarni simulyatsiya qilish uchun ishlatiladi. Bugungi ko'rsatkich qattiq jismlar uchun eng yaxshi ko'rsatkichlardan biri hisoblanadi^[48][49] va biomakromolekulalar uchun,^[50] bunda biomakromolekulalar 1970-yillardan 2000-yillarning boshlariga qadar kuch maydonlarining asosiy yo'nalishi bo'lgan. Kuch maydonlari nisbatan sodda va izohlanadigan qattiq bog'langan modellardan (masalan, interfeys kuch maydoni,^[47] CHARMM,^[51] va COMPASS) ko'plab sozlanishi mos parametrlarga ega bo'lgan aniq reaktiv modellarga (masalan, ReaxFF ) va mashinada o'qitish modellari.

Parametrik bo'lmagan potentsiallar

Avvalo shuni ta'kidlash kerakki, parametrik bo'lmagan potentsiallar ko'pincha "mashinada o'rganish" potentsiali deb nomlanadi. Parametrik bo'lmagan modellarning tavsiflovchi / xaritalash shakllari umuman mashinada o'qitish bilan chambarchas bog'liq bo'lsa va ularning murakkab tabiati mashinalarni o'rganishni moslashtirish optimallashtirishlarini deyarli zaruriy holga keltirar ekan, differentsiatsiya muhim ahamiyatga ega, chunki parametrli modellar mashinani o'rganish yordamida ham optimallashtirilishi mumkin.

Hozirgi atomlararo potentsial bo'yicha olib borilayotgan tadqiqotlar sistematik ravishda o'zgaruvchan, parametrik bo'lmagan matematik shakllardan va tobora murakkablashib borishni o'z ichiga oladi mashinada o'rganish usullari. Keyinchalik umumiy energiya yoziladi

qayerda ${ displaystyle mathbf {q} _ {i}}$atomni o'rab turgan atom muhitining matematik tasviridir ${ displaystyle i}$deb nomlanuvchi tavsiflovchi.^[52] ${ displaystyle E}$ atom energiyasini prognoz qilishni ta'minlaydigan mashinasozlik modeli ${ displaystyle i}$ tavsiflovchi chiqishi asosida. Mashinada o'qitishning aniq potentsiali ishonchli tavsiflovchini ham, mos mashinani o'rganish tizimini ham talab qiladi. Eng sodda tavsiflovchi bu atomdan atomlararo masofalar to'plamidir ${ displaystyle i}$ qo'shnilariga, mashinada o'rganilgan juftlik salohiyatini beradi. Shu bilan birga, juda aniq potentsialni yaratish uchun murakkab ko'p tanali tavsiflovchilar kerak. ^[52] Shu bilan bir qatorda mashinasozlik modellari bilan bir nechta aniqlovchilarning chiziqli birikmasidan foydalanish mumkin.^[53] Potentsiallar turli xil mashinasozlik usullari, tavsiflovchilar va xaritalar yordamida tuzilgan, shu jumladan asab tarmoqlari,^[54] Gauss jarayonining regressiyasi,^[55][56] va chiziqli regressiya.^[57][16]

Parametrik bo'lmagan potentsial ko'pincha kvant darajasidagi hisob-kitoblar natijasida olingan umumiy energiya, kuch va / yoki stresslarga o'rganiladi. zichlik funktsional nazariyasi, aksariyat zamonaviy potentsiallarda bo'lgani kabi. Shu bilan birga, analitik modellardan farqli o'laroq, mashinada o'rganish potentsialining aniqligini asosiy kvant hisob-kitoblari bilan taqqoslash mumkin. Demak, ular an'anaviy analitik potentsiallarga qaraganda umuman aniqroq, ammo ular shunga mos ravishda ekstrapolyatsiya qilishga qodir emaslar. Bundan tashqari, mashinasozlik modeli va tavsiflovchilarining murakkabligi tufayli ular analitik o'xshashlaridan ko'ra hisoblash uchun ancha qimmat.

Parametrik bo'lmagan, mashinada o'rganilgan potentsiallar parametrli, analitik potentsiallar bilan birlashtirilishi mumkin, masalan, taniqli fizikani, masalan, ekranlangan Kulonning itarilishi,^[58] yoki prognozlarga jismoniy cheklovlar qo'yish.^[59]

Potentsial fitting

Interatomik potentsiallar taxminiy bo'lganligi sababli, ular ba'zi bir mos yozuvlar qiymatlariga moslashtirilishi kerak bo'lgan barcha parametrlarni o'z ichiga oladi. Lennard-Jons va Morse kabi sodda potentsiallarda parametrlar talqin qilinishi mumkin va masalan, mos ravishda o'rnatilishi mumkin. dimer molekulasining muvozanat bog'lanish uzunligi va bog'lanish kuchi sirt energiyasi qattiq^[60][61] Lennard-Jons salohiyati odatda panjara parametrlarini, sirt energiyasini va taxminiy mexanik xususiyatlarini tavsiflashi mumkin.^[62] Ko'plab bodipotensiallar tez-tez o'nlab yoki hatto yuzlab sozlanishi parametrlarni o'z ichiga oladi, ular chegaralangan sharhlanishi mumkin va bog'langan molekulalar uchun umumiy atomlararo potentsial bilan mos kelmaydi, bunday parametrlar to'plami ko'proq eksperimental ma'lumot to'plamiga yoki materiallardan unchalik ishonchli bo'lmagan ma'lumotlardan olingan material xususiyatlariga mos kelishi mumkin. zichlik-funktsional nazariya.^[63][64] Qattiq jismlar uchun ko'p tanadagi potentsial ko'pincha ularni tavsiflaydi panjara doimiy muvozanat kristalli tuzilishining yaxlit energiya va chiziqli elastik konstantalar, shuningdek asosiy nuqsonli nuqson barcha elementlarning xususiyatlari va barqaror birikmalar, ammo sirt energiyasidagi og'ishlar ko'pincha 50% dan oshadi.^{[27][40][42][43][62][47][65][66][67]}Parametrik bo'lmagan potentsiallar o'z navbatida yuzlab yoki hatto minglab mustaqil parametrlarni o'z ichiga oladi. Eng sodda model shakllaridan tashqari har qanday kishi uchun foydali optimallashtirish uchun murakkab optimallashtirish va mashinalarni o'rganish usullari zarur.

Ko'pgina potentsial funktsiyalar va fittinglarning maqsadi potentsialni yaratishdiro'tkazilishi mumkinya'ni, u moslashtirilganidan aniq farq qiladigan materiallarning xususiyatlarini tavsiflashi mumkin (bunga aniq yo'naltirilgan potentsiallar misollari uchun qarang, masalan.^{[68][69][70][71][72]}). Bu erda asosiy jihatlar kimyoviy bog'lanishni to'g'ri aks ettirish, tuzilmalar va energiyalarni tasdiqlash, shuningdek, barcha parametrlarni izohlashdir.^[48] Interfeys kuch maydoni (IFF) yordamida to'liq o'tkazuvchanlik va izohlash mumkin.^[47] Qisman o'tkazuvchanlikka misol qilib, Si ning atomlararo potentsialini ko'rib chiqishda, Si uchun Stillinger-Weber va Tersoff III potentsiallari o'zlariga mos bo'lmagan bir nechta (lekin hammasi emas) materiallar xususiyatlarini tavsiflashi mumkinligi tasvirlangan.^[14]

NIST atomlararo potentsial ombori o'rnatilgan parametrlar yoki potentsial funktsiyalarning raqamli jadvallari kabi o'rnatilgan atomlararo potentsiallar to'plamini taqdim etadi.^[73] OpenKIM ^[74] loyiha shuningdek, o'rnatilgan potentsiallar omborini, shuningdek, tekshirish testlari to'plamini va atomlararo potentsialdan foydalangan holda molekulyar simulyatsiyalarda takrorlanuvchanlikni rivojlantirish dasturiy ta'minotini taqdim etadi.

Interatomik potentsiallarning ishonchliligi

Klassik atomlararo potentsiallar ko'pincha soddalashtirilgan kvant mexanik usullarining aniqligidan oshib ketadi zichlik funktsional nazariyasi million marta arzonroq hisoblash narxida.^[48] Nanomateriallar, biomakromolekulalar va elektrolitlarni 100 nm miqyosda va undan yuqori miqdordagi atomlardan millionlab atomlarga qadar simulyatsiya qilish uchun interatomik potentsiallardan foydalanish tavsiya etiladi. Cheklov sifatida yuzlab atomlarning mahalliy miqyosidagi elektronlarning zichligi va kvant jarayonlari kiritilmagan. Agar qiziqish bo'lsa, yuqori daraja kvant kimyosi usullaridan mahalliy darajada foydalanish mumkin.^[75]

O'rnatish jarayonida ishlatilganidan boshqa har xil sharoitlarda modelning mustahkamligi ko'pincha potentsialning o'tkazuvchanligi bilan o'lchanadi.

Shuningdek qarang

• Hisoblash kimyosi
• Hisoblash materialshunosligi
• Molekulyar dinamikasi
• Kuch maydoni (kimyo)

Adabiyotlar

Tashqi havolalar

• NIST atomlararo potentsial ombori
• NIST JARVIS-FF
• Interatomik modellarning ochiq ma'lumot bazasi (OpenKIM)