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--- adf:gcmc2020 [2020/11/26 19:23] – 创建 liu.jun
+++ adf:gcmc2020 [2024/02/05 13:06] (当前版本) – [结果查看] liu.jun
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 ======ReaxFF-GCMC：巨正则系综蒙特卡洛模拟======
-应用案例：
+=====巨正则系综=====
+组成系综的系统与一温度为T、化学势为μ的无限大粒子源相接触，此时系统不仅与热源存在能量交换，而且可以同粒子源有粒子交换，最后温度、离子数目处于动态平衡，这种系综称巨正则系综。
+====应用案例====
   * [[https://www.fermitech.com.cn/ams/ams_application/reaxffhighlight201803|铂使用巨正则系综反应力场模拟铂电催化剂的氧化与失活（Small 2019, Angew. 2017）]]
 本教程以Si表面的氧化为例。
+GCMC是AMS驱动的，各个模块使用起来，除了各个方法（分子体系DFT、周期边界条件DFT、MOPAC、DFTB等）本身的参数（也就是Main窗口的设置）之外，其他参数设置是一样的。因此其他模块的GCMC模拟，也可以参考ReaxFF的GCMC模拟教程。
 =====建模=====
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 Edit - Crystal - Generate Super Cell，生成超胞3*3。
 =====参数设置=====
-注意Task选择GCMC，周期性这里是Slab（二维周期性，上下表面外部为半无限大真空），用户需要自行决定是否改为Bulk：
+周期性这里是Slab（二维周期性，上下表面外部为半无限大真空），需要改为Bulk，并在Model - Latice中设置适当的Z方向高度：
+{{ :adf:gcmc202008.png?650 }}
+Task选择GCMC：
 {{ :adf:gcmc202005.png?650 }}
-点击Molecules前面的＋，可以增加一种粒子源，这里只设置一种。Molecule下拉菜单选择New Molecule，左侧窗口增加了一个，用户可以将粒子创建在该窗口中。窗口底部的Mol-1、Mol-2可以切换：
+然后点击GCMC右侧的>按钮，详细设置GCMC参数。点击Molecules前面的＋，可以增加一种粒子源，这里只设置一种。Molecule下拉菜单选择New Molecule，左侧窗口增加了一个，用户可以将粒子创建在该窗口中。窗口底部的Mol-1、Mol-2可以切换：
 {{ :adf:gcmc202007.png?650 }}
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 用户还需要设定：
   * 系综（Mμ-VT化学势、体积、温度恒定，Mμ-PT化学势压强温度恒定）
-  * MC的步数，这里设定为40000
+  * MC的步数，这里设定为30000
-  * 温度，这里设置1500K。
+  * 温度，这里设置1500K
-  * ‘Chemical Potential’，这里设置为-75kcal/mol。
+  * Chemical Potential，这里设置为-0.8271 Hartree（后面的单位是可以更改的），注意MC化学势和一般实验测量的分子化学势定义上有所不同
+===MC化学势的计算===
+**原子的MC化学势：**如果粒子源是原子，那么原子的MC化学势可以用统计力学从第一原理推导出来，或者从文献资料中的热化学表中查询。单个氧原子的化学势等于同温度压强下O<sub>2</sub>的MC化学势的1/2。
+O原子的MC化学势计算公式：
-===注意：化学势的计算===
-这个值可以用统计力学从第一原理推导出来，或者从文献资料中的热化学表中查询。单个氧原子的化学势等于同温度压强下$O_2$化学势的1/2。化学势计算公式：
 {{ :adf:gcmc202006.png?450 }}
-  * μ$_{O2}^{ref}$(T,P$_{ref}$)是$O_2$在温度T、压强P$_{ref}$下的化学势
+  * 因为O<sub>2</sub>是双原子分子，所以系数为1/2
+  * μ<sub>O2</sub><sup>ref</sup>(T,P<sub>ref</sub>)是O<sub>2</sub>在温度T、压强P<sub>ref</sub>下，实验测得的化学势，如果查不到化学势，可以近似使用"[[adf:ir2020]]"中的吉布斯自由能作为化学势
   * k为波尔兹曼常数，T为温度
-  * P是$O_2$的分压。如果只有$O_2$一种气体，那么kT*ln(P/P$_ref$)＝kT*ln1＝0
+  * P是O<sub>2</sub>的分压。如果只有O<sub>2</sub>一种气体，那么kT*ln(P/P<sub>ref</sub>)＝kT*ln1＝0
-  * E$_{O2}^{diss}$是分子的解离能，也就是分子解离为原子所需的能量（正值）
+  * E<sub>O2</sub><sup>diss</sup>可以使用ADF结构优化得到的Bonding Energy（<0，用于抵消Gibbs自由能中内能的部分。实际上更严格而言包括电子贡献的Bonding energy以及原子核贡献的内能两个部分，只是后者一般较小，两项在Gibss自由能的计算结果中，均可看到）
-=====结果查看=====
+**分子的MC化学势：**一般分子的MC化学势计算公式，可以参考上述公式，只是不用乘以系数1/2
-在movie中可以看到Si的氧化结果：
-{{ :adf:gcmc201907.png?650 }}
+{{ :adf:gcmc202010.png?350 }}
+=====结果查看=====
+在movie中可以看到Si的氧化中间过程：
-初始帧即为GCMC最后一步的结果。第2帧开始显示逐渐氧化的过程，最后一帧与第一帧相同。
+{{ :adf:gcmc202009.png?450 }}
-=====注意=====
+能量曲线平稳后，系统也达到平衡状态。
-ReaxFF模块的GCMC粒子源目前只能是原子，ReaxAMS的粒子源则没有这样的限制。设置方法与ReaxFF类似。
+====键级====
+在AMSinput中的键级，未经计算，因此其键级是图形窗口根据简单的价电子规则而猜测出来的。在Movie中是经过计算的，因此鼠标选中两个原子，窗口左下角则会显示两个原子之间的键级。

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