Потенциал заказа облигаций

Потенциальная энергия на связь, показывающая, как значение порядка связи в потенциале типа Терсоффа смещает минимум потенциальной энергии.

Потенциал порядка связи — это класс эмпирических (аналитических) межатомных потенциалов , который используется в моделировании молекулярной динамики и молекулярной статики. Примеры включают Терсоффа потенциал , потенциал EDIP, потенциал Бреннера, потенциалы Финниса–Синклера, РеаксФФ, и потенциалы сильной связи второго момента. Они имеют преимущество перед обычными молекулярной механики силовыми полями в том, что могут с одинаковыми параметрами описывать несколько различных состояний связи атома и , таким образом, в некоторой степени могут правильно описывать химические реакции . Потенциалы были разработаны частично независимо друг от друга, но их объединяет общая идея о том, что прочность химической связи зависит от среды связи, включая количество связей, а также, возможно, углы и длины связей . Он основан на Лайнуса Полинга порядка облигаций концепции . и может быть записано в виде

$V_{ij}(r_{ij})=V_{\mathrm {repulsive} }(r_{ij})+b_{ijk}V_{\mathrm {attractive} }(r_{ij})$

Это означает, что потенциал записывается как простой парный потенциал, зависящий от расстояния между двумя атомами. $r_{ij}$, но прочность этой связи изменяется под влиянием окружения атома $i$ через ордер на облигации $b_{ijk}$. $b_{ijk}$ — функция, которая в потенциалах типа Терсоффа обратно зависит от числа связей с атомом $i$, валентные углы между наборами из трех атомов $ijk$и, необязательно, от относительных длин связей $r_{ij}$, $r_{ik}$. В случае только одной атомной связи (как в двухатомной молекуле ) $b_{ijk}=1$ что соответствует самой прочной и короткой связи. Другой предельный случай, когда число связей в некотором диапазоне взаимодействия увеличивается, $b_{ijk}\to 0$ и потенциал становится совершенно отталкивающим (как показано на рисунке справа).

В качестве альтернативы потенциальную энергию можно записать в встроенной модели атома. форме

$V_{ij}(r_{ij})=V_{\mathrm {pair} }(r_{ij})-D{\sqrt {\rho _{i}}}$

где $\rho _{i}$ - плотность электронов в месте расположения атома $i$. Можно показать, что эти две формы энергии эквивалентны (в частном случае, когда функция порядка связи $b_{ijk}$ не содержит угловой зависимости).

Более подробное описание того, как концепция порядка связей может быть мотивирована приближением второго момента сильной связи и обеими вытекающими из нее функциональными формами, можно найти в .

Первоначальная концепция потенциала порядка облигаций получила дальнейшее развитие и теперь включает отдельные порядки облигаций для сигма-облигаций и пи-облигаций в так называемые потенциалы BOP.

Расширение аналитического выражения порядка сигма-связей с включением четвертых моментов точного порядка связей с сильной связью показывает вклад как интегралов сигма-, так и пи-связей между соседними атомами. Эти вклады пи-связей в порядок сигма-связи отвечают за стабилизацию асимметричной поверхности перед симметричной (2x1) димеризованной реконструкцией поверхности Si (100).

Также потенциал ReaxFF можно рассматривать как потенциал порядка связи, хотя мотивировка его условий порядка связи отличается от описанной здесь.