液滴形核的反应坐标与速率常数：驱动 force 与记忆相互作的量化
计算物理
2020-01-08 v1
摘要
本工作中我们重新审视过饱和蒸气相中液滴均匀形核这一经典问题。我们在不同驱动 force（此处为过饱和度）程度下考虑该问题，并随驱动 force 变化计算形核的反应坐标（RC）。该 RC 由三个序参量的线性组合构造，其中一个刻画类液原子数，另两个刻画局域密度涨落。RC 由全原子有偏与无偏分子动力学（MD）模拟使用谱隙优化方法“SGOOP”[P. Tiwary and B. J. Berne, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 113, 2839 (2016)] 算出。我们的核心发现是：随过饱和度降低，RC 不再仅仅是类液原子数，转而必须显式考虑与核的形状和密度变化相关的局域密度涨落。三个序参量在其各自平均力势中均具有相似能垒，但随过饱和度降低，密度涨落退关联更慢从而携带更长记忆。因此在较低过饱和度下密度涨落是非马尔可夫的，不能因其为噪声而简单从 RC 中忽略。最后，我们在罕见事件元动力学框架中使用该优化 RC 计算形核速率，并显示其相对无偏 MD 有四级加速且给出更精确的形核速率估计。
引用
@article{arxiv.1908.04846,
title = {Reaction coordinates and rate constants for liquid droplet nucleation: quantifying the interplay between driving force and memory},
author = {Sun-Ting Tsai and Zachary Smith and Pratyush Tiwary},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.04846},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 5 figures