扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-01-10 00:44:33

(1)第一步对体系退火升温到指定温度:600K 800K 1000K 1200K 1400K。在每个温度下经行预平衡并进行40ps的AIMD模拟。

(2)第二步计算均方位移(Meansquare displacement, MSD ):

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(5)

MSD既可以计算三维运动,也可以只考察1D或2D的运动。VMD可以计算RMSD,即Root Mean square displacement,对其进行平方即可得到MSD。

(3)第三步计算扩散常数(diffusion coefficient),是MD模拟描述离子/分子迁移性质的重要参数,单位一般用cm2 s-1。MD求算扩散常数两种方法,常用的是Einstein公式,相当于MSD的斜率除以6。模拟时间越长计算就越准:另一种求算扩散常数的方法是基于速度自相关函数通过Green-Kubo关系得到D,但是不方便。

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(6)

如下图是我还原的文献计算MSD并求斜率数据:

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(7)

根据MSD的斜率,套公式可以得到不同温度下的扩散系数D,用logD对1000/T作图,再套公式可以得到扩散能垒,我计算的结果是Ea = 0.214 eV和Ceder的文献值0.21 eV完全吻合:

扩散系数计算方法,有效扩散系数怎么估算(8)

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