多面体粒子的牛顿事件链蒙特卡洛与碰撞预测

多面体纳米晶是构建纳米结构材料的基元，在催化与等离激元学中有应用。合成工作和自组装实验已借助预测相平衡的计算机模拟得以推进。当前大多数模拟采用生成随机动力学的蒙特卡洛方法。集体与相关构型更新是替代方案，有望提高计算效率并生成具有真实动力学的轨迹。其中一种替代方案涉及事件链更新，最近已被提出用于球形粒子。在本文中，我们开发并应用了针对硬凸多面体的事件链蒙特卡洛。我们的模拟使用了一种改进的计算几何算法 XenoSweep，它以一种特别简单的方式预测扫掠碰撞。我们在开源通用粒子模拟工具包 HOOMD-blue 中实现了牛顿事件链，用于串行与并行模拟。相较于最先进的蒙特卡洛，加速比在近乎球形的多面体下为 10 倍，在高度非球形多面体下为 2 倍。最后，我们将牛顿事件链算法应用于一个当前研究问题——两类硬多面体的多步成核，以验证该算法。