Potenziale ordine di obbligazioni - Bond order potential

Energia potenziale per legame, che illustra come il valore dell'ordine dei legami in un potenziale di tipo Tersoff sposta l'energia potenziale minima.

Il potenziale di ordine di legame è una classe di potenziali interatomici empirici (analitici) che viene utilizzato nelle simulazioni di dinamica molecolare e statica molecolare . Gli esempi includono il potenziale di Tersoff , il potenziale EDIP, il potenziale di Brenner, i potenziali di Finnis-Sinclair, ReaxFF e i potenziali di legame stretto del secondo momento. Hanno il vantaggio rispetto ai campi di forza della meccanica molecolare convenzionale in quanto possono, con gli stessi parametri, descrivere diversi stati di legame di un atomo , e quindi in una certa misura possono essere in grado di descrivere correttamente le reazioni chimiche . I potenziali sono stati sviluppati in parte indipendentemente l'uno dall'altro, ma condividono l'idea comune che la forza di un legame chimico dipende dall'ambiente di legame, compreso il numero di legami e possibilmente anche angoli e lunghezze di legame . Si basa sul concetto di ordine delle obbligazioni di Linus Pauling e può essere scritto nella forma

${\ displaystyle V_ {ij} (r_ {ij}) = V _ {\ mathrm {repulsive}} (r_ {ij}) + b_ {ijk} V _ {\ mathrm {attraente}} (r_ {ij})}$

Ciò significa che il potenziale è scritto come una semplice coppia potenziale a seconda della distanza tra due atomi , ma la forza di questo legame viene modificata dall'ambiente dell'atomo tramite l'ordine di legame . è una funzione che in Tersoff tipo potenzialità dipende inversamente dal numero di legami con l'atomo , il legame angoli tra insiemi di tre atomi , e opzionalmente sulle lunghezze di legame relativi , . In caso di un solo legame atomico (come in una molecola biatomica ), che corrisponde al legame più forte e più corto possibile. L'altro caso limite, per un numero sempre maggiore di legami entro un certo intervallo di interazione, e il potenziale diventa completamente repulsivo (come illustrato nella figura a destra). ${\ displaystyle r_ {ij}}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle b_ {ijk}}$${\ displaystyle b_ {ijk}}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle ijk}$${\ displaystyle r_ {ij}}$${\ displaystyle r_ {ik}}$${\ displaystyle b_ {ijk} = 1}$${\ displaystyle b_ {ijk} \ to 0}$

In alternativa, l' energia potenziale può essere scritta nel modulo del modello di atomo incorporato

${\ displaystyle V_ {ij} (r_ {ij}) = V _ {\ mathrm {coppia}} (r_ {ij}) - D {\ sqrt {\ rho _ {i}}}}$

dov'è la densità elettronica nella posizione dell'atomo . Si può dimostrare che queste due forme dell'energia sono equivalenti (nel caso speciale che la funzione di ordine di legame non contenga dipendenza angolare). ${\ displaystyle \ rho _ {i}}$${\ displaystyle i}$${\ displaystyle b_ {ijk}}$

Un sommario più dettagliato di come il concetto di ordine di obbligazione può essere motivato dall'approssimazione del secondo momento del legame stretto ed entrambe queste forme funzionali derivate da esso può essere trovato in.

Il concetto originale di potenziale di ordine obbligazionario è stato ulteriormente sviluppato per includere ordini di obbligazioni distinti per obbligazioni sigma e pi obbligazioni nei cosiddetti potenziali BOP.

L'estensione dell'espressione analitica per l'ordine di legame dei legami sigma per includere i quarti momenti dell'esatto ordine di legame stretto rivela i contributi degli integrali sia sigma che pi-legame tra atomi vicini. Questi contributi pi-legame all'ordine di legame sigma sono responsabili per stabilizzare l'asimmetrica prima della ricostruzione dimerizzata simmetrica (2x1) della superficie Si (100).

Anche il potenziale di ReaxFF può essere considerato un potenziale di ordine di obbligazioni, sebbene la motivazione dei suoi termini di ordine di obbligazioni sia diversa da quella qui descritta.

Riferimenti