应变泛函：表征原子构型的完备且对称自适应的描述符集合
应用物理
2024-02-07 v1 材料科学
摘要
从原子模拟中提取相关信息依赖于对原子构型的完备且精确的表征。我们提出了一个框架，以完备且对称自适应的基来表征原子构型，称为应变泛函。在该方法中，使用高斯核将离散的原子量（如数密度、速度和力）映射为连续场。随后使用局部数密度的 n 阶中心矩对局部原子构型进行表征。初始的笛卡尔矩通过 SO(3) 分解被幺正地重构为固体谐多项式基。利用 Clebsch-Gordan 耦合，从 SO(3) 分解中的项构造出被称为应变泛函描述符（SFDs）的旋转不变度量。与相关方法相比，一个关键区别在于识别出了一个最小但完备的描述符集合。这些描述符以形状、尺寸和取向描述符的形式对局部几何进行数值表征，这些描述符能够识别 n 重对称轴以及诸如三方、立方、六方等净形状。它们能轻松使用 n = 4 区分大多数不同的晶体对称性，识别缺陷（如位错和层错），测量局部变形，并可结合机器学习技术用于对有限温度原子模拟数据的原位分析及缺陷动力学的量化。
引用
@article{arxiv.2402.04191,
title = {Strain Functionals: A Complete and Symmetry-adapted Set of Descriptors to Characterize Atomistic Configurations},
author = {Edward M. Kober and Jacob P. Tavenner and Colin M. Adams and Nithin Mathew},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.04191},
year = {2024}
}