用于干燥与水润滑碳摩擦界面的全原子力场
材料科学
2024-03-26 v1
摘要
我们提出一种用于钝化非晶表面间界面及其与水相互作用的分子动力学模拟的非反应力场。该力场支持干燥与润滑摩擦接触的大规模动力学模拟，并专为具有氢、羟基和芳香表面钝化的表面定制。为利于其与现有液体力场参数化的兼容性，并允许直接扩展至其他类型表面钝化物种，我们采用常用的 OPLS 函数形式。力场参数的优化是系统性的，并遵循可复用于其他表面-分子组合的方案。参考数据由梯度和色散修正的密度泛函理论计算，包含块体与表面结构的成键结构及弹性变形，以及表面粘附与水吸附能形貌。用于定义不同力场原子类型的约定基于碳轨道杂化，并实现了仅基于晶态参考结构量子力学计算的简单高效参数优化策略。对非晶界面的可迁移性测试证明了该方法的有效性。测试力场后，我们给出两个摩擦学问题应用示例。具体而言，我们研究了干燥摩擦与接触势能面波纹度之间的关系，以及摩擦对界面水膜厚度的依赖。最后我们讨论了该力场的局限性，并提出了改进与扩展策略。
引用
@article{arxiv.2310.12619,
title = {An All-Atom Force Field for Dry and Water-Lubricated Carbon Tribological Interfaces},
author = {Thomas Reichenbach and Severin Sylla and Leonhard Mayrhofer and Pedro Antonio Romero and Paul Schwarz and Michael Moseler and Gianpietro Moras},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12619},
year = {2024}
}