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如何进行分子动力学/蒙特卡洛混合模拟(fbMC)加速表面催化过程模拟

掌握石墨烯的生长过程是合成石墨烯的关键。通过基于反应力场的经典分子动力学模拟,能够弄清不同温度下,镍(111)面的石墨烯生长的结构演化和动力学过程。发现低C原子浓度时,C原子倾向于向镍内部扩散;高浓度的C原子才会形成石墨烯“岛”。并发行在大约1000K时的退火过程,会使得石墨烯的质量显著改善。此外石墨烯“岛”可以通过“自愈能力”捕获周边沉积的C原子,形成更大的石墨烯“岛”。这些ReaxFF模拟得到的基本的观察和理解,对控制石墨烯的化学气相生长的控制具有指导意义。这种模拟正是通过ReaxFF支持MD过程混入fbMC(Force biased Monte Carlo)。

参考文献:J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6097−6102

在常规的分子动力学模拟(软件使用中文教程参考:案例:398K下H2与F2摩尔比1:1的反应(ReaxFF基本参数范例详解))之外,增加设置如下:

这三个参数的含义:

  • Frequency of fbMC steps,即每进行多少步MD,启动一回MC
  • Number of fbMC steps,即每次MC运行的步数
  • Max atom displacement,即MC每一步之间原子的最大位移量

注意

  1. 分子间的反应,Frequency of fbMC steps设置的小一些好一些,例如300,Number of fbMC steps也设置差不多的数值,例如300或200、100,这个值越小,发生反应的可能性也变大
  2. Max atom displacement,这个值越大,相当于“温度”越高,但没有很明确的对应关系,用户可以在模拟过程中测试不同的值,但一般都大于0.1。选取这个值的原则是:可以尽量大,越大加速效果越显著,但另一个原则是,整个分子系统不能崩溃
  3. 动画过程不显示MC的轨迹,因此如果Number of fbMC steps比较大,动画里面会有间歇性的“跳变”,这是因为跳过了MC的“帧”
adf/mdmc.txt · 最后更改: 2020/05/21 15:25 由 liu.jun

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