Сравнительный анализ структурных моделей жидких металлов (Na, K, Al), полученных методами молекулярной динамики и обратного Монте-Карло

Abstract

С использованием методов молекулярной динамики (МД), обратного Монте Карло (RMC) и данных рентгенодифракционного эксперимента получены структурные модели для жидких Na, K и Al. Потенциал межчастичного взаимодействия рассчитан по методу псевдопотенциала с учетом обменно-корреляционных взаимодействий в электронном газе. Для всех металлов рассчитанные из полученных моделей кривые парного распределения атомов согласуются с экспериментальными. Установлено, что для жидких Na и K значения коэффициента сферичности, его среднеквадратичного отклонения и топологических индексов полиэдров Вороного (n₄n₅n₆) для моделей, полученных указанными методами и характеризующих локальную структуру атомов в расплаве, согласуются между собой с незначительными отклонениями в ту или иную сторону. Детальный анализ количества и типов политетраэдрических кластеров показывает, что RMC-модели дают более разупорядоченную картину распределения атомов, чем МД-модели.

З використанням методів молекулярної динаміки (МД), оберненого Монте-Карло (RMC) та даних рентгенодифракційного експерименту отримані структурні моделі для рідких Na, K та Al. Потенціал міжчастинкової взаємодії розрахований за методом псевдопотенціалу з урахуванням обмінно-кореляційних взаємодій у електронному газі. Для всіх металів розраховані з отриманих моделей криві парного розподілу атомів узгоджуються з експериментальними. Встановлено, що для рідких Na і K значення коефіцієнту сферичності, його середньоквадратичного відхилення і топологічних індексів поліедрів Вороного (n₄n₅n₆) для моделей, отриманих вказаними методами і такими, що характеризують локальну структуру атомів у розплаві, узгоджуються між собою з незначними відхиленнями в той чи інший бік. Детальний аналіз кількості і типів політетраедричних кластерів вказує, що RMC-моделі дають більш розупорядковану картину розподілу атомів, ніж МД-моделі.

With use of molecular dynamic method (MD), reverse Monte-Carlo method and experimental diffraction data structural models for liquid Na, K and Al were obtained. The potential of interatomic interaction was calculated with a method of pseudo-potential in view of exchange-correlation interactions in electronic gas. For all metals the curves of atomic pair distribution obtained from received models are coordinated with experimental. It is established, that for liquid Na and K values of factor of sphericity, its root-mean-square deviation and topological indexes of voronoy polyhedrons (n₄n₅n₆) for the models received by the specified methods and describing local structure of atoms in melts, are coordinated among themselves to insignificant deviations in this or that side. The detailed analysis of quantity and types of polytetrahedron clusters shows, that RMC-models give more disordered picture of atomic distribution than MD-models.