考察两个纳米晶体间作用力的不同方法
介观与纳米尺度物理
2015-12-31 v1 软凝聚态物质
摘要
两个纳米晶体（NCs）之间的平均力势（PMF）代表一种有效相互作用势，可用于研究 NCs 组装成各种超结构的过程。对于给定的温度，最佳的有效相互作用是通过分子动力学模拟获得的。基于密度泛函方法，本研究提出了三种基于单一温度下的单次分子动力学模拟来预测任意温度 PMF 的方法。这三种方法通过将配体视为理想气体、硬球链或伦纳德-琼斯相互作用位点来构建 PMF。为应用该方法，必须从模拟数据中提取相互作用中心的密度。对于理想气体模型，在空间中使用固定晶格的直接采样程序导致的自由能过大，无法一致地解释不同温度下的模拟数据。朴素采样未考虑当 NCs 与恒温器耦合时施加在其上的小动量。本文提出一种修正模拟中非物理步长的方法。针对修正后密度计算的理想气体贡献显著小于朴素采样所得结果，从而能够正确解释 PMF 的温度依赖性。对于使用加权密度的硬球链模型，粒子密度的修正并非必要。然而，基于修正密度计算的 PMF 证实了我们的方法。所有三种模型预测的 PMF 曲线均与模拟结果非常吻合，但其在输入参数数量与计算量上有所不同。基于建模结果，我们预测在 NCs 小间距处存在一种额外的吸引力——耗尽力。
引用
@article{arxiv.1503.07506,
title = {Different ways of looking at the force between two nano crystals},
author = {Alexander Lange and Fabian Danecker and Gernot Bauer and Nadezda Gribova and Joachim Gross},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.07506},
year = {2015}
}