Background Image
 1 / 12 Next Page
Information
Show Menu
1 / 12 Next Page
Page Background

1

УДК 539.2

Моделирование

образования химических связей

при адсорбции

© М.Б. Логинова, К.В. Марамыгин, А.В. Пономарев,

С.В. Русинов, И.О. Сакович

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал, Калуга, 248000, Россия

Перечислены основные математические методы, используемые при описании меж-

атомарных взаимодействий: квантово-механические методы, методы молекулярной

динамики на основе эмпирических потенциалов и молекулярно-динамические методы

на основе аппроксимации сильных связей. Приведены их достоинства и недостатки.

Рассмотрен математический аппарат для приближенного расчета волнового уравне-

ния атома на основе гамильтониана и теории сильных связей. Для моделирования пе-

ремещений взаимодействующих атомов использован корректирующий алгоритм рас-

чета кинематических характеристик. Представлены два методологических этапа:

расчетный, на котором задают начальные условия и определяют уровни энергетиче-

ских барьеров возможных химических реакций, и модельный, на котором выполняют

оценку сил межатомарного взаимодействия. Особенностью моделирования является

комбинация методов молекулярной динамики и аппроксимации сильной связи. Пре-

имущество такого подхода — существенное увеличение размеров системы без значи-

тельной потери точности при расчетах. Методология продемонстрирована на при-

мере образования химических связей при адсорбции.

Ключевые слова:

компьютерное моделирование, методы молекулярной динамики,

приближение сильной связи, гетерогенные системы.

Введение.

В проблематике синтеза кристаллических материалов,

покрытия твердых поверхностей различными адсорбентами, конст-

руирования макромолекул и т. п. условия образования химических

связей имеют ключевое значение.

В настоящее время можно выделить три группы методов,

которые применяют для описания и анализа особенностей межато-

марных взаимодействий:

1) первопринципные квантово-механические методы (

ab initio

);

2) классические методы молекулярной динамики (МД) на основе

эмпирических потенциалов и законов

классической физики;

3) полуклассические методы МД на основе квантово-механи-

ческой аппроксимации сильных связей — методы МДСС.

Наиболее точными являются первопринципные квантово-меха-

нические методы, базирующиеся на теории функционала плотности

[1]. Однако вычислительные процедуры таких методов высоко-