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势函数: Buckingham Potential

已有 3074 次阅读 2021-4-10 10:10 |个人分类:lammps|系统分类:科研笔记

在理论化学中,白金汉势是理查德·白金汉(Richard Buckingham)提出的一个公式,该公式描述了两个不直接键合的原子根据原子间距离r的相互作用的保利排斥原理和范德华能量它是多种原子间电势。

在此,ABC是常数。右侧的两个项构成排斥和吸引,因为它们相对于r的一阶导数分别为负和正。白金汉在对气态氦,氖和氩的状态方程的理论研究中提出,这是对Lennard-Jones势的简化。正如白金汉(Buckingham)的原始论文中所解释的,排斥是由于封闭的电子壳相互渗透造成的。“因此,选择(势)的排斥部分作为指数函数是有道理的”。白金汉势已广泛用于分子动力学模拟。
因为指数项收敛为常数r→0,而r ^ -6项发散,所以当r变小时,白金汉势变得有吸引力当处理原子间距离非常短的结构时,这可能会成问题,因为任何穿过某个阈值的原子核都将在零距离处牢固地(非物理地)相互束缚。

白金汉势的强度与距离的关系图。

库仑-白金汉势是白金汉势在离子系统中的应用的延伸。交互的公式是

其中ABC是合适的常数,附加项是静电势能。上面的等式可以用其替代形式编写为

其中r0是最小能量距离, alpha是自由无量纲参数,epsilon是最小能量的深度

Reference
Buckingham, R. A. (1938). The Classical Equation of State of Gaseous Helium, Neon and Argon. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 168(933), 264–283. doi:10.1098/rspa.1938.0173.



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