원자 간 퍼텐셜의 뜻
원자의 배치로부터 에너지와 힘을 주는 함수. 레너드-존스형, 금속용 내장 원자법, 공유 결합용, 기계 학습 퍼텐셜 등이 있다.
일본어 명칭: 原子間ポテンシャル
‘원자 간 퍼텐셜’ 관련 연습 문제는 3개 분야에 5문제가 있습니다(계산 재료과학, 기계적 성질과 파괴, 재료의 열적 성질 등).
이 용어의 분야: 계산 재료과학
원자 간 퍼텐셜 연습 문제에 도전
분자 동역학법에서 사용하는 원자 간 퍼텐셜에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- A레너드-존스 퍼텐셜은 두 원자 간의 거리만으로 결정되는 쌍 퍼텐셜로, 금속 결합이나 공유 결합의 방향성도 잘 나타낼 수 있다
- B내장 원자법(EAM) 퍼텐셜은 주위 원자가 만드는 전자 밀도에 따른 내장 에너지를 더하여 금속의 다체적인 결합을 나타낸다
- C실리콘과 같은 공유 결합 결정에는 결합 각도와 관계없는 쌍 퍼텐셜을 사용하는 것이 가장 적합하다
정답과 해설 보기
정답: B. 내장 원자법(EAM) 퍼텐셜은 주위 원자가 만드는 전자 밀도에 따른 내장 에너지를 더하여 금속의 다체적인 결합을 나타낸다
레너드-존스 퍼텐셜은 원자 2개의 거리만으로 결정되는 쌍 퍼텐셜로, 비활성 기체와 같은 방향성이 없는 약한 결합은 잘 나타내지만 금속이나 공유 결합의 성질은 나타낼 수 없습니다. 금속에서는 원자 1개의 결합 세기가 주위 원자의 수에 따라 변하는 다체 효과가 크며, EAM은 이것을 주위 원자가 만드는 전자 밀도의 함수로서 더합니다. 쌍 퍼텐셜만으로는 각 원자가 대칭 중심에 있는 FCC나 BCC 결정에서 응력이 없을 때 탄성 상수에 C₁₂ = C₄₄(코시 관계)가 반드시 성립하지만, 많은 금속은 이것을 만족하지 않습니다. 공유 결합에서는 결합 각도가 중요하므로, 각도 항을 포함하는 스틸린저-웨버나 터소프 퍼텐셜을 사용합니다. DFT 결과를 학습한 기계 학습 퍼텐셜도 널리 사용되고 있습니다.
해설 속의 ‘원자 간 퍼텐셜’
영률은 탄성 영역에서의 응력과 변형률의 비 E = σ/ε로, 원자 간 결합의 세기(원자 간 퍼텐셜의 곡률)로 정해지는, 조직에 둔감한 성질입니다.
강의 영률에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?원자 간 퍼텐셜은 가까워지면 반발이 급격히 강해지고, 멀어지는 쪽에서는 완만하게 인력이 약해지는 비대칭 형태를 하고 있습니다.
고체가 가열에 의해 팽창하는(열팽창이 일어나는) 주된 원인은 무엇인가?원자 간 퍼텐셜을 사용하는 고전적인 분자 동역학법은 수천~수백만 개의 원자를 나노초 정도까지 추적할 수 있습니다.
재료의 계산 기법과 보통 다룰 수 있는 공간·시간 규모의 조합으로 가장 적절한 것은 무엇인가?경험적인 원자 간 퍼텐셜로 운동 방정식을 푸는 것은 고전적인 분자 동역학법입니다.
밀도 범함수 이론(DFT)의 사고방식에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
‘원자 간 퍼텐셜’ 관련 문제(5문제)
관련 용어
분자 동역학법 밀도 범함수 이론 영률 전위 가공 경화 포논 페이즈 필드법 유한 요소법 머티리얼즈 인포매틱스 몬테카를로법