Моделювання дифузії вакансії в кристалі методами гіпердинаміки та класичної молекулярної динаміки

Abstract

Метод молекулярної динаміки (МД) є потужним інструментом для моделювання речовини на атомно-дискретному рівні. Але він не дозволяє в загальному випадку моделювати процеси, що представляють собою послідовність так званих рідких подій – термоактивованих переходів атомів. Це пов’язано з тим, що для розгляду таких процесів необхідно моделювати атомні системи на проміжках часу в мілісекунди і більше. Для динамічного моделювання таких процесів А. Вотером (A.F. Voter) були розроблені методи прискореної молекулярної динаміки, а саме методи: гіпердинаміки (ГД) [1], температурно-прискореної динаміки [2] та метод паралельних реплік [3]. Ідея методу гіпердинаміки полягає в тому, що зі зменшенням бар’єрів, що розділяють енергетичні ями, переходи системи між ними будуть відбуватись частіше. Причому відношення частот різних переходів в такому разі будуть такими ж, як відповідні відношення для оригінальної системи, якщо змінений потенціал системи буде задовольняти деяким вимогам. Потенціал, який додається до оригінального потенціалу системи в ГД називається потенціалом зміщення.