分子动力学理解及可利用的计算

1.分子动力学本身的理论

1. 关于温度波动与smass值

http://staff.ustc.edu.cn/~zqj/posts/NVT-MD/

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ceder的关于smass为0的文章 :

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2. 理论理解

参考文献:

第一性原理计算能量,我们忽略了什么? (qq.com)

声子零点振动能(ZPE)和吉布斯自由能的理论推导及VASP计算实操(一) (qq.com)

1.能量的区分

https://mp.weixin.qq.com/s/wg2cKE9KDRvCXM4f-1RrtA

  1. 能量分为体系的内能U、焓H、吉布斯自由能G

其中

$G=U+PV-TS$

$H=U+PV$

  1. 内能等于

    $U=E_{electron}+ZPE$

    其中,E_electron是电子总能,ZPE是声子的零点振动能

    ==vasp中,使用grep withoutentropy OUTCAR得到的能量就只是电子总能==

    因为第一性原理计算没有温度,所以不包括体系的动能项

    零点振动能对于较轻元素的体系(H He Li)的体系需要考虑,对于较重的元素,ZPE远远小于E_electron,通常不考虑

  2. 讨论吉布斯自由能

    吉布斯自由能中有熵

    $S=S_k+S_{vib}+S_{elec}$

其中S_k是构型熵,S_vib是振动熵(一般温度下贡献较小,第一性原理计算中未考虑),S_elec是电子熵

2. 声子振动能和振动熵、零点振动能

https://mp.weixin.qq.com/s/Eq9Iug3tnkCy5eFXaBLAFQ

声子作为准粒子来看,借助玻尔兹曼分布和准粒子的概念

  1. 一个材料体系,可以看作是由声子和电子组成,材料体系的总能是电子总能与声子总能之和

    电子总能包括电子间相互作用能,原子核对电子的作用,范德华相互作用(均包括在grep without OUTCAR)中,和电子熵对总能的贡献(未包括)

    第一性原理计算不能包括振动的能量

    声子总能包括声子内能(振动能)和振动熵的贡献,零点振动能是声子总能的一部分(从下面的推导中可见)。第一性原理计算通常只能计算出声子的本征振动模(振动频率),而声子的ZPE和吉布斯自由能需要结合统计力学处理得到。

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3.vasp计算声子振动能和振动熵

vasp可以直接计算出材料的振动熵

https://mp.weixin.qq.com/s/2uJtj6wEKAAqYwAMgvTi1A

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4. 构型熵的计算

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3.可以利用的计算

1. 振动熵

Influence of Lattice Dynamics on Na+ Transport in the Solid Electrolyte Na3PS4−xSex

How Chemical Composition Alone Can Predict Vibrational Free Energies and Entropies of Solids

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2.声子带心(phonon band center) (标识平均振动频率)

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3. 配分声子DOS和总声子DOS -速度自关联函数的的傅里叶变换

Extreme phonon anharmonicity underpins superionic diffusion and ultralow thermal conductivity in argyrodite Ag8SnSe6

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