計算材料科學

關於分子動力學法中使用的原子間位能,下列敘述何者正確?

  1. ALennard-Jones位能是僅取決於原子間距的對位能,也可表示金屬鍵與共價鍵方向性
  2. B嵌入原子法(EAM)的位能,加上依周圍原子形成的電子密度而定的嵌入能,表示金屬的多體鍵結
  3. C對矽這類共價鍵晶體,最適合使用與鍵角無關的對位能
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正確答案:B. 嵌入原子法(EAM)的位能,加上依周圍原子形成的電子密度而定的嵌入能,表示金屬的多體鍵結

Lennard-Jones位能是只由2個原子距離決定的對位能,能良好表示稀有氣體這類沒有方向性的弱鍵結,但無法表示金屬或共價鍵的性質。在金屬中,1個原子的鍵結強度隨周圍原子數目而變的多體效應很大,EAM把它當作周圍原子形成的電子密度的函數加入。只用對位能時,在各原子位於對稱中心的FCC或BCC晶體中,無應力時彈性常數必定成立 C₁₂ = C₄₄(Cauchy關係),但許多金屬並不滿足。共價鍵中鍵角很重要,因此使用含角度項的Stillinger-Weber或Tersoff位能。學習DFT結果的機器學習位能也廣泛使用。

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