h-CMD：一种用于振动光谱模拟的混合快速质心与准质心分子动力学方法
化学物理
2025-05-08 v1 材料科学
统计力学
摘要
开发用于异构浓缩相和界面体系原子尺度振动光谱模拟的高效路径积分方法长期以来一直具有挑战性。本文提出了h-CMD方法，即混合质心分子动力学（centroid molecular dynamics）的新方法，将最近引入的快速准CMD（f-QCMD）方法与快速CMD（f-CMD）相结合。在此方案中，认为更严重受CMD曲率问题影响的分子（如水）采用f-QCMD处理，而其余分子（如固体表面）采用f-CMD处理。为测试新方案的准确性，我们使用h-CMD模拟了局部D2O在典型ZIF-90框架中的红外光谱，与多种其他路径积分方法进行比较，包括受控环聚合物分子动力学（T-RPMD）、准CMD以及f-CMD和实验作为参考。还与经典MD进行比较，其中完全忽略了核量子效应。我们在250-600 K的不同温度下进行详细比较，发现h-CMD产生的O-D伸缩峰与实验结果非常吻合，纠正了已知的CMD曲率问题和伸缩峰的红移。h-CMD还纠正了T-RPMD在这些系统中人为过度抑制和过度展宽的光谱问题，导致无法捕捉局部受限水的特征双峰特征，使其不适用于此类系统。该新的h-CMD方法将f-QCMD的适用性拓展到异构浓缩相和界面体系，在此类体系中，为整个系统定义曲线坐标不可行。
引用
@article{arxiv.2411.08065,
title = {h-CMD: An efficient hybrid fast centroid and quasi-centroid molecular dynamics method for the simulation of vibrational spectra},
author = {Dil K. Limbu and Nathan London and Md Omar Faruque and Mohammad R. Momeni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.08065},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 5 figures