电流驱动 Ehrenfest 分子动力学中负粘滞与有色噪声的涌现
介观与纳米尺度物理
2023-01-04 v3 化学物理
摘要
分子结中的分子受到电流诱导力的作用，这些力可破坏化学键、诱导反应、使分子几何结构失稳并中止结的运作。电流驱动分子动力学模拟背后的理论依赖于系统内微扰的时间尺度分离，随后使用非平衡格林函数（NEGF）计算电子施加于核自由度的保守力、非保守力与随机力。我们分析了该近似的有效性，特别关注负粘滞现象。将该微扰近似直接与无平衡 Ehrenfest 方法进行比较。我们引入一种新颖的时间步进方法，通过对非平衡格林函数运动方程进行精确积分来计算 Ehrenfest 方法中存在的力，该方法无需系统内的时间尺度分离，并为相应的经典动力学提供精确描述。我们观察到负粘滞并非微扰处理的产物，也会在 Ehrenfest 动力学中涌现。然而，由于微扰方法未考虑的高阶力所导致的以正耗散为主，负粘滞效应有可能被淹没。此外，我们评估了随机力白噪声近似的有效性，发现其在存在清晰时间尺度分离时是合理的，且当载流分子轨道移出电压窗口时更适用。最后，我们针对具有一个和两个经典自由度的分子结模型演示了该方法。
引用
@article{arxiv.2204.08278,
title = {Emergence of negative viscosities and colored noise under current-driven Ehrenfest molecular dynamics},
author = {Riley J. Preston and Thomas D. Honeychurch and Daniel S. Kosov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.08278},
year = {2023}
}