Klassinen molekyylidynamiikka
Santala, Otso (2024-02-21)
Klassinen molekyylidynamiikka
(21.02.2024)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202402268837
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202402268837
Tiivistelmä
Klassinen molekyylidynamiikka on laaja-alaisesti sovellettu tietokonesimulaation tyyppi. Klassisessa molekyylidynamiikassa integroidaan hiukkassysteemin liikeyhtälöitä äärellisen differenssin menetelmillä, mistä tuloksena saadaan hiukkasten liikeradat ajan funktiona. Toisin kuin tarkemmassa ab initio -molekyylidynamiikassa, klassisessa molekyylidynamiikassa ei voida tutkia systeemin elektronisia ominaisuuksia, vaikkakin klassinen molekyylidynamiikka on kevyempää suorittaa. Silti algoritmin aikavaativuuden riippuessa hiukkasmäärän neliöstä on tehtävä tiettyjä likimääräistyksiä. Tutkielmassa käsiteltiin yleisluontoisesti klassisen molekyylidynamiikan historiaa, sovelluksia ja periaatteita.
Klassisessa molekyylidynamiikassa käytetään monia erilaisia hiukkasten välisiä vuorovaikutuksia mallintavia potentiaaleja, joita on kehitetty moniin eri tarkoituksiin. Kovalenttisesti sitoutuneelle piille kaksi tunnetuinta potentiaalia ovat Stillinger-Weberin potentiaali ja Tersoffin potentiaali. Tutkielmassa tutkittiin näiden välisiä eroja, ja käytettiin näitä laskemaan 216 atomin kokoisen piikiteen tasapainotilan hilaparametri ja koheesioenergia sekä tutkimaan Stillinger-Weberin potentiaalilla piin sulamista kvalitatiivisesti. Tulosten pohjalta todettiin, että klassinen molekyylidynamiikka kykenee mallintamaan todellisia hiukkassysteemeitä, vaikkakin rajoitetusti.
Klassisessa molekyylidynamiikassa käytetään monia erilaisia hiukkasten välisiä vuorovaikutuksia mallintavia potentiaaleja, joita on kehitetty moniin eri tarkoituksiin. Kovalenttisesti sitoutuneelle piille kaksi tunnetuinta potentiaalia ovat Stillinger-Weberin potentiaali ja Tersoffin potentiaali. Tutkielmassa tutkittiin näiden välisiä eroja, ja käytettiin näitä laskemaan 216 atomin kokoisen piikiteen tasapainotilan hilaparametri ja koheesioenergia sekä tutkimaan Stillinger-Weberin potentiaalilla piin sulamista kvalitatiivisesti. Tulosten pohjalta todettiin, että klassinen molekyylidynamiikka kykenee mallintamaan todellisia hiukkassysteemeitä, vaikkakin rajoitetusti.