|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Параметрическая идентификация потенциала RGL для молекулярно-динамического моделированиятезисы доклада
- Авторы: Ксемидов Б.С., Аксентьев А.А., Абгарян К.К., Бажанов Д.И.
- Сборник: Материалы III международной конференции «Математическое моделирование в материаловедении электронных компонентов» (МММЭК-2021)
- Тезисы
- Год издания: 2021
- Издательство: ООО "МАКС Пресс"
- Местоположение издательства: Москва
- Первая страница: 66
- Последняя страница: 69
- DOI: 10.29003/m2472.
- Аннотация: ВведениеИспользование первопринципных методов для моделированиядинамических процессов в различных твердотельных системахкрайне затруднено в связи с вычислительной сложностью проводи-мых расчётов. Поэтому для проведения динамических расчётов сбольшим количеством атомов используются методы молекулярнойдинамики, в которых временная эволюция системы взаимодейству-ющих атомов отслеживается интегрированием уравнений движени-ях [1, 2]. Их положения и скорости определяются путем интегриро-вания систем дифференциальных уравнений. При этом силы,действующие на атомы определяются межатомным взаимодействи-ем. Оно может быть описано с помощью модельных потенциалов,подобранных в соответствии с типом химической связи в исследуе-мом материале или с особенностями процесса, который изучается.При этом параметры такого потенциала, могут быть определены с67применением идентификационных процедур с использованием ре-зультатов квантово-механических расчетов.При моделировании процессов взаимодействия металлов с по-верхностью твердых тел возможно использовать молекулярно-динамические подходы, при этом для повышения точности модели-рования в качестве потенциала межатомного взаимодействия, вданной работе применялся потенциал RGL [3], хорошо зарекомен-довавший себя в расчетах металлических структур. Для того, чтобыпод конкретные процессы взаимодействия уточнить параметры по-тенциала были проведены расчёты структурных характеристик ме-таллов, участвующих в рассматриваемом процессе.Определение параметров потенциала RGLВ рамках работы с помощью программного комплекса для про-ведения квантово-механических расчетов Quantum ESPRESSO (QE)[4] вычислялись энергетические характеристики исследуемых ме-таллов. Для этих целей использовались высокопроизводительныересурсы вычислительного кластера ФИЦ ИУ РАН. После чего рас-считывались необходимые значения когезионной энергии, констан-ты упругости и другое [5].Процесс взаимодействия металла с поверхностью другого ме-талла изучался с применением потенциала RGL.E = A r − r + A exp −p rr − 1 = − Σ ξ exp −2 − 1/, (1)E = E + E где r, A, A, ξ, p, q являются параметрами потенциала, индексы α, βотвечают за сорт атомов участвующих во взаимодействии, E – пол-ная энергия системы, E – энергия отталкивания, а E – энергияпритяжения.Решалась задача по определению параметров данного потенциа-ла с использованием характеристик материала, вычисленных на ба-зе квантово-механических расчетов, выполненных в QuantumESPRESSO (QE). Для этого был построен целевой функционал (2),который оптимизировался.68F = Σ () (2)Для оптимизации функционала использовались методы нулевогопорядка, включая следующие: метод Нелдера-Мида, метод Хука–Дживса [5] и метод Granular Radial Search (GRS)[6]. Наилучшие ре-зультаты были получены при применении метода GRS. Кроме это-го, так как функционал обладает множеством локальных экстрему-мов, для повыщения вероятности нахождения глобальногоминимума, были использованы случайные рестарты.ВыводыВ данной работе было проведено решение поставленной задачи спомощью программного комплекса для проведения квантово-механических расчетов Quantum ESPRESSO (QE). Для уточненияпараметров потенциала RGL была реализована программа на языкепрограммирования C++. В целях оптимизации расчетов были ис-пользованы технологии распараллеливания Open MP.Сравнение значений когезионной энергии, полученных в ходерасчётов в QE, и расчётов, полученных с помощью RGL с парамет-рами, идентифицированными при помощи созданной программнойреализации, показало, что результаты получаются с допустимойпогрешностью.Список использованных источников1. Зализняк В.Е. Основы вычислительной физики. Часть 2. Введение в ме-тоды частиц.-Москва.Ижевс:. Ниц «Регулярная и хаотическая динамика»; Ин-ститут компьютерных исследований. 2006 г. – 156 с.2. Абгарян К.К. Многомасштабное моделирование в задачах структурногоматериаловедения. – Москва. МАКСПресс. – 2017. 284 с.3. Rosato V., Guillope M., Legrand B. Thermodynamical and structural propertiesof fcc transition metals using a simple tight-binding model // PhilosophicalMagazine A. – 1989. – Т. 59. – №. 2. – Р. 321–336.4. Giannozzi P. et al. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-sourcesoftware project for quantum simulations of materials //Journal of physics: Condensedmatter. – 2009. – Т. 21. – №. 39. – Р. 395502.5. Хук P., Дживс Т.А.. Прямой поиск решения для числовых и статиче-ских проблем. -M.: Mir,. pp.212–219, 1961.6. Powell D. Elasticity, Lattice Dynamics and Parameterisation Techniques forthe Tersoff Potential Applied to Elemental and Type III-V Semiconductors : дис. –University of Sheffield, 2006.
- Добавил в систему: Бажанов Дмитрий Игоревич