Универсальный потенциал взаимодействия для чистых металлов
Аннотация
Предлагается новый подход к построению потенциала взаимодействия для металлов на основе метода вложенного атома. Из основных принципов квантовой механики задаётся аппроксимация распределения электронной плотности атомов, из которой следует не только парный потенциал взаимодействия, но и конкретный вид функции вложенной энергии. Для описания свойств конкретного металла требуется подобрать только два параметра распределения электронной плотности. Подбор этих параметров осуществляется из условия устойчивости равновесной решётки для экспериментальных значений параметров решётки и с использованием экспериментальных значений энергии связи, энергии образования вакансии и упругих постоянных. Приводятся потенциалы взаимодействия для трёх металлов с различными кристаллическими структурами: Al(ГЦК), Fe(ОЦК) и Mg(ГПУ). Общий вид потенциала имеет простую аналитическую форму и может использоваться для моделирования больших атомных систем в рамках метода молекулярной динамики.
Об авторах
В. Е. Зализняк
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
О. А. Золотов
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
Список литературы
1. Daw M.S. and Baskes M.I. Semiempirical, quantum mechanical calculation of hydrogen embrittlement in metals // Phys. Rev. Letters. — 1983. — 50(17). — 1285.
2. Daw M.S. and Baskes M.I. Embedded-atom method: Derivation and application to impurities, surfaces, and other defects in metals // Phys. Rev. B. — 1983. — 29. — 6443.
3. Finnis M. W. and Sinclair J. E. A simple empirical N-body potential for transition metals // Phil. Mag. A. — 1984. — 50(1). — 45.
4. Sutton A. P. and Chen J. Long-range Finnis–Sinclair potentials // Phil. Mag. Letters. — 1990. — 61(3). — 139.
5. Ercolessi F., Tosatti E. and Parrinelo M. Au (100) surface reconstruction // Phys. Rev. Letters. — 1986. — 57(6). — 719.
6. Ercolessi F., Parrinelo M. and Tosatti E. Simulation of gold in the glue model // Phil. Mag. A. — 1988. — 58(1). — 213.
7. Foiles S.M., Baskes M.I. and Daw M.S. Embedded-atom-method functions for the fcc metals Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, and their alloys // Phys Rev B. — 1986. — 33(12). — 7983.
8. Johnson R.A. Analytic nearest-neighbor model for fcc metals // Phys Rev B. — 1988. — 37(8). — 3924.
9. Doyama M., Kogure Y., Embedded atom potentials in fcc and bcc metals // Comput. Mater. Science. — 1999. — 14(1–4), 80.
10. Dai X.D., Kong Y., Li L.H. and Lin B.X. Extended Finnis-Sinclair potential for bсс and fсс metals and alloys // J. Phys.: Condensed Metter. — 2006. — 18. — 4527.
11. Karolewski M.A. Tight-binding potentials for sputtering simulations with fcc and bcc metals // Radiation Effects and Defects in Solids. — 2001. — 153(3). — 239.
12. Cleri F. and Rosato V. Tight-binding potentials for transition metals and alloys // Phys. Rev. B. — 1993. — 48(1). – 22.
13. Shunling Chen, Jincheng Xu, Hongsheng Zhang, A new scheme of many-body potentials for hcp metals // Comput. Mater. Science. — 2004. — 29. — 428.
14. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Теоретическая физика. Т. 3. Квантовая механика. — М.: Наука, 1989.
15. Фок В.А., Начала квантовой механики. — М.: Наука, 1976.
16. Jones R.O. and Gunnarsson O. The density functional formalism, its application and prospects // Rev. Mod. Phys. — 1989. — 61(3). — 689-746.
17. Баранов М.А., Дятлова И.В., Бумажникова К.H., Бразовский В.Е., Электростатическое приближение и его применение к описанию устойчивости многокомпонентных металлических соединений // Горизонты Образования. Научно-Образовательный Журнал АлтГТУ. — 2003. — 5. — 26-44.
18. Rose J.H., Smith J.R., Guinea F., Ferrante J. Universal features of the equation of state of metals // Phys. Rev. B. — 1984. — 29. — 2963–2969.
19. Kittel C. Introduction to solid state physics. — New York : Wiley, 1996.
20. de Boer F.R., Boom R., Mattens W.C.M., Miedema A.R., Niessen A.K. Cohesion in metals. — Amsterdam: North Holland, 1988.
21. Puska M. and Nieminen R.M. In: Density functional methods in chemistry and materials science. — New York: Wiley, 1997.
22. Doyama M. and Koehler J.S. The relation between the formation energy of a vacancy and the nearest neighbor interactions in pure and liquid metals // Acta Metall. — 1976. — 24(9). — 871-879.
23. Simmons R.O. and Wang H. Single Crystal Elastic Constants and Calculated Aggregate Properties: A Handbook. — Cambridge MA: MIT Press, 1977.
24. Jacobs P.W.M., Zhukovskii Yu.F., Mastrikov Yu., Shunin Yu.N. Bulk and surface properties of metallic aluminium: DFT simulations // Computer Modelling & New Technologies. — 2002. — 6(1). — 7-28.
25. Tyson W.R. and Miller W.A. Surface free energies of solid metals: Estimation from liquid surface tension measurements // Surface Science. — 1977. — 62(1). — 267.
Рецензия
Для цитирования:
Зализняк В.Е., Золотов О.А. Универсальный потенциал взаимодействия для чистых металлов. Наносистемы: физика, химия, математика. 2012;3(1):76-86.
For citation:
Zalizniak V.E., Zolotov O.A. Universal interatomic potential for pure metals. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2012;3(1):76-86. (In Russ.)
Просмотров:
3
Послать статью по эл. почте 