계산 재료과학
키네틱 몬테카를로(kMC)법에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- A원자의 점프 등 사건의 속도를 ν exp(−E_a/kT)로 주고, 속도에 비례한 확률로 사건을 선택하여 시간을 진행시키며, 긴 시간의 확산이나 석출을 추적할 수 있다
- B원자의 운동 방정식을 펨토초 간격으로 적분하므로 원자의 열진동까지 정확하게 추적할 수 있는 데다, 분자 동역학법보다 긴 시간의 확산도 같은 계산량으로 다룰 수 있다
- C시간의 개념이 없으며, 에너지가 올라가는 시행을 확률 exp(−ΔE/kT)로 받아들여 평형 상태의 평균 성질을 구하는 데에만 사용할 수 있다
정답과 해설 보기
정답: A. 원자의 점프 등 사건의 속도를 ν exp(−E_a/kT)로 주고, 속도에 비례한 확률로 사건을 선택하여 시간을 진행시키며, 긴 시간의 확산이나 석출을 추적할 수 있다
고체 속의 확산에서는 원자가 진동을 매우 많이 반복한 뒤 드물게 이웃 공공으로 점프합니다. 분자 동역학법에서는 이 진동을 모두 추적하므로 마이크로초보다 긴 시간의 현상은 다루기 어려워집니다. kMC에서는 진동을 생략하고, 공공의 점프와 같은 사건과 그 활성화 에너지의 목록을 준비하여 속도 ν exp(−E_a/kT)에 비례한 확률로 다음 사건을 선택하고, 모든 사건 속도의 합의 역수에 따라 시간을 진행시킵니다. 활성화 에너지에는 DFT 계산값이 자주 사용됩니다. 이를 통해 시효에 의한 석출물의 성장이나 조사 결함의 변화를 실제 시간으로 추적할 수 있습니다. 운동 방정식을 적분하는 것은 분자 동역학법, 시간 없이 평형의 평균을 구하는 것은 메트로폴리스법의 특징입니다.