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组合势的使用

由于LAMMPS软件里面可提供的经验势函数种类特别多,而且经验势的可移植性较差,所以不同的势函数的适用范围是不一样的,对于这一问题,LAMMPS软件提供了组合势使用方法,来将势函数之间的优缺点进行互补。以下这一篇Cu-C体系的文章就是LAMMPS组合势使用方法的经典应用:


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此文主要内容:南京航空航天大学汤晓斌教授课题组用分子动力学方法研究了Cu-Gr(石墨烯)界面的稳定性以及抗辐照性能

辐照过程的实现可以参考我们之前的推文:LAMMPS学习系列(15)


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Cu-Gr界面模型示意图

模拟方法中的势函数选取介绍:


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从这段描述我们可以看到作者在用LAMMPS软件做MD模拟的过程中一共采用了三种势函数分别用来描述Cu-Cu相互作用(EAM势函数),C-C相互作用(AIREBO势函数)以及Cu-C相互作用(12-6形式的LJ势函数)。其实作者这一措施也是无奈之举,因为统一选取LJ势函数的话,并不能很好的描述辐照的过程,而且石墨烯中的C-C相互作用目前为止表达的最好的就是AIREBO,而Cu的EAM势则是能很好的描述Cu当中的级联碰撞过程。接下来就介绍一下如何在LAMMPS中使用多种势函数进行模拟,这里我们主要用到的一个命令就是:

pair_style hybrid eam lj/cut 7.5 airebo 2.0


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注:为了方便,我并没有像文章一样构建Cu-C界面,而是简单的用LAMMPS的内置命令构建了一个Cu-C合金模型(不一定合理)。

其实LAMMPS提供的组合势使用方法不仅能够让不同势函数之间进行互补,而且能够在一定程度上帮助科研人员扩大模拟体系,例如想模拟FeAlCu体系,但是找不着统一的势函数描述这个体系的话,只需要找到其中两两相互作用的相互作用势即可(Fe-Al,Fe-Cu,Al-Cu),当然模拟前还是需要对这种组合势进行检验(例如看看体系是否稳定。。。)。