PBE0 混合函数参考力的可分离力匹配：用于离子水的路径积分仿真
化学物理
2026-05-26 v1 无序系统与神经网络
软凝聚态物质
计算物理
摘要
力匹配水模型为从第一性原理参考数据到长期经典和路径积分分子仿真提供了实用方法。之前的灵活四站位势于 q-TIP4P/F 精神，表明拟合分析模型到密度泛函理论力可再现液态水的关键结构特征，同时保留实现量子核抽样所需的效率。本文引入了两个改进，旨在使该策略更准确、更可重复：首先，生产拟合基于 PBE0 混合函数参考力，因而包括 Hartree--Fock 精确交换贡献于电子结构目标。其次，参数化表述为非线性最小二乘问题，其中所有线性力场�幅在每个 trial 非线性形参数集中解析消除。 resulting force-matching 协议降低了非线性搜索的维数，减少了异构参数之间的相互补偿，使可控比较 Lennard-Jones 和 Buckingham 氧-氧 排斥项成为可能。应用于 CP2K 参考力的液态水，投影优化再现了目标力分布，得到的径向分布函数接近第一性原理和中子散射基准。Buckingham 表示形式在短程排斥壁方面比纯粹的 Lennard-Jones 形式更灵活，最终的灵活模型在路径积分仿真中保持稳定。该方法为从准确混合密度泛函参考力中推导仿真就绪水势提供了透明的工作流程。
引用
@article{arxiv.2605.25081,
title = {Separable Force Matching of PBE0 Hybrid-Functional Reference Forces for Path-Integral Simulations of Liquid Water},
author = {Jan Kessler and Thomas Spura and Kristof Karhan and Thomas D. Kühne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25081},
year = {2026}
}