分子动力学模拟中多体势的力与热流公式及其在热导率计算中的应用
介观与纳米尺度物理
2015-09-09 v1 材料科学
计算物理
摘要
我们推导了多体势（如 Tersoff、Brenner 和 Stillinger-Weber 势）的原子间力和热流表达式，这些势广泛用于共价键合材料的分子动力学模拟。尽管这些势具有多体性质，但无需参考任何势的划分即可找到遵循牛顿第三定律的成对力表达式。基于此力公式，可以明确定义适用于周期系统的应力。然后可以利用该力公式，通过自然的势划分推导热流公式。我们发现我们的热流公式与文献中大多数看似不同的热流公式等价，但与源自二体势的基于应力的公式有所偏离。我们在由 Tersoff 势描述的各种系统上数值验证了我们的公式，即三维硅和金刚石、二维石墨烯以及准一维碳纳米管。考察了模拟中使用的晶胞尺寸和时间的影响。
引用
@article{arxiv.1503.06565,
title = {Force and heat current formulas for many-body potentials in molecular dynamics simulation with applications to thermal conductivity calculations},
author = {Zheyong Fan and Luiz Felipe C. Pereira and Hui-Qiong Wang and Jin-Cheng Zheng and Davide Donadio and Ari Harju},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.06565},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 6 figures