COMPASS力场：对碳纳米带的验证

COMPASS力场已成功应用于大量材料模拟，包括对碳纳米颗粒结构、电学、热学和力学性质的分析。该力场利用量子力学数据进行了参数化，并基于数百个分子作为训练集，但针对石墨烯片的分析并未开展。本研究的目的是验证COMPASS力场参数在多大程度上能准确描述石墨烯、石墨烷和氟石墨烯片的原子振动频率谱。我们表明，COMPASS力场能够以良好精度描述石墨烷和氟石墨烯片的原子振动频率谱，其蜂窝状六角晶格由sp3杂化形成。另一方面，该力场不能很好地描述石墨烯片的频率谱，其平面六角晶格由sp2成键形成。在该情形下，面外振动的频率谱与实验数据差异很大——石墨烯片的弯曲刚度被严重高估。我们给出了力场面外和扭转势参数的修正，使得振动频率与实验数据相吻合。经此修正后，COMPASS力场可用于描述平面石墨烯片和碳纳米管的动力学。