El potencial de orden de enlace es una clase de potenciales interatómicos empíricos (analíticos) que se utiliza en simulaciones de dinámica molecular y estática molecular . Los ejemplos incluyen el potencial de Tersoff , [1] el potencial de EDIP, [2] [3] el potencial de Brenner, [4] los potenciales de Finnis-Sinclair, [5] ReaxFF, [6] y los potenciales de unión estrecha de segundo momento. [7] Tienen la ventaja sobre los campos de fuerza de la mecánica molecular convencional. en el sentido de que pueden, con los mismos parámetros, describir varios estados de enlace diferentes de un átomo y, por tanto, hasta cierto punto, pueden describir correctamente las reacciones químicas . Los potenciales se desarrollaron en parte independientemente entre sí, pero comparten la idea común de que la fuerza de un enlace químico depende del entorno de enlace, incluido el número de enlaces y posiblemente también los ángulos y las longitudes de los enlaces . Se basa en el concepto de orden de enlace de Linus Pauling [1] [8] y se puede escribir en la forma
Esto significa que el potencial se escribe como un potencial de par simple dependiendo de la distancia entre dos átomos. , pero la fuerza de este enlace es modificada por el entorno del átomo a través de la orden de fianza . es una función que en los potenciales de tipo Tersoff depende inversamente del número de enlaces al átomo , los ángulos de enlace entre conjuntos de tres átomos , y opcionalmente en las longitudes de enlace relativas , . [1] En el caso de un solo enlace atómico (como en una molécula diatómica ),que corresponde al vínculo más fuerte y más corto posible. El otro caso límite, para un número cada vez mayor de enlaces dentro de algún rango de interacción, y el potencial se vuelve completamente repulsivo (como se ilustra en la figura de la derecha).
Alternativamente, la energía potencial se puede escribir en la forma del modelo de átomo incrustado
dónde es la densidad de electrones en la ubicación del átomo. Se puede demostrar que estas dos formas de energía son equivalentes (en el caso especial de que la función de orden de enlaceno contiene dependencia angular). [9]
Un resumen más detallado de cómo el concepto de orden de enlace puede estar motivado por la aproximación de segundo momento de la unión estrecha y ambas formas funcionales derivadas de ella se puede encontrar en. [10]
El concepto de potencial de orden de enlace original se ha desarrollado aún más para incluir distintas órdenes de enlace para enlaces sigma y enlaces pi en los denominados potenciales BOP. [11]
La extensión de la expresión analítica para el orden de enlace de los enlaces sigma para incluir cuartos momentos del orden de enlace estrecho exacto revela contribuciones de integrales de enlaces sigma y pi entre átomos vecinos. Estas contribuciones de enlaces pi al orden de enlaces sigma son responsables de estabilizar el asimétrico antes de la reconstrucción dimerizada simétrica (2x1) de la superficie Si (100). [12]
Además, el potencial de ReaxFF puede considerarse un potencial de orden de enlace, aunque la motivación de los términos de su orden de enlace es diferente a la descrita aquí.
Referencias
- ↑ a b c Tersoff, J. (1988). "Nuevo enfoque empírico para la estructura y energía de sistemas covalentes". Phys. Rev. B . 37 : 6991. Código Bibliográfico : 1988PhRvB..37.6991T . doi : 10.1103 / PhysRevB.37.6991 . PMID 9943969 .
- ^ Bazant, MZ; Kaxiras, E .; Justo, JF (1997). "Potencial interatómico dependiente del medio ambiente para silicio a granel". Phys. Rev. B . 56 (14): 8542. arXiv : cond-mat / 9704137 . Código Bibliográfico : 1997PhRvB..56.8542B . doi : 10.1103 / PhysRevB.56.8542 .
- ^ Justo, JF; Bazant, MZ; Kaxiras, E .; Bulatov, VV; Yip, S. (1998). "Potencial interatómico de defectos de silicio y fases desordenadas". Phys. Rev. B . 58 : 2539. arXiv : cond-mat / 9712058 . Código Bibliográfico : 1998PhRvB..58.2539J . doi : 10.1103 / PhysRevB.58.2539 .
- ^ Brenner, DW (1990). "Potencial empírico de los hidrocarburos para su uso en la simulación de la deposición química de vapor de películas de diamante" . Phys. Rev. B . 42 (15): 9458. bibcode : 1990PhRvB..42.9458B . doi : 10.1103 / PhysRevB.42.9458 . PMID 9995183 .
- ^ Finnis, MW (1984). "Un potencial empírico simple de cuerpo N para metales de transición". Philos. revista Una . 50 (1): 45. Código Bibliográfico : 1984PMagA..50 ... 45F . doi : 10.1080 / 01418618408244210 .
- ^ ReaxFF: un campo de fuerza reactiva para hidrocarburos, Adri CT van Duin, Siddharth Dasgupta, Francois Lorant y William A. Goddard III, J. Phys. Chem. A, 2001, 105 (41), págs. 9396–9409
- ^ Cleri, F .; V. Rosato (1993). "Potencial de unión fuerte para metales de transición y aleaciones". Phys. Rev. B . 48 : 22. Código Bibliográfico : 1993PhRvB..48 ... 22C . doi : 10.1103 / PhysRevB.48.22 . PMID 10006745 .
- ^ Abell, GC (1985). "Teoría pseudopotencial química empírica de enlace molecular y metálico". Phys. Rev. B . 31 : 6184. Código Bibliográfico : 1985PhRvB..31.6184A . doi : 10.1103 / PhysRevB.31.6184 .
- ^ Brenner, D. (1989). "Relación entre el método del átomo incrustado y los potenciales de Tersoff". Phys. Rev. Lett . 63 : 1022. Bibcode : 1989PhRvL..63.1022B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.63.1022 . PMID 10041250 .
- ^ Albe, K .; K. Nordlund (2002). "Modelado de la interacción metal-semiconductor: potencial analítico de orden de enlace para platino-carbono". Phys. Rev. B . 65 : 195124. Bibcode : 2002PhRvB..65s5124A . doi : 10.1103 / physrevb.65.195124 .
- ^ Pettifor, DG; II Oleinik (1999). "Potenciales analíticos de orden de enlace más allá de Tersoff-Brenner. I. Teoría". Phys. Rev. B . 59 : 8487. Bibcode : 1999PhRvB..59.8487P . doi : 10.1103 / PhysRevB.59.8487 .
- ^ Kuhlmann, V .; K. Scheerschmidt (2007). "Expresión de enlace σ para un potencial de orden de enlace analítico: Incluyendo π y términos in situ en el cuarto momento". Phys. Rev. B . 76 (1): 014306. Código Bibliográfico : 2007PhRvB..76a4306K . doi : 10.1103 / PhysRevB.76.014306 .