REBO

'Модель реактивной эмпирической связи (REBO) - функция для вычисления потенциальной энергии ковалентных связей и межатомной силы. В этой модели полная потенциальная энергия системы представляет собой сумму парных взаимодействий ближайших соседей, зависящих не только от расстояния между атомами, но и от их локального атомного окружения. Для описания парных химических взаимодействий использована параметризованная функция порядка связей.

Ранняя формулировка и параметризация REBO для углеродных систем была сделана Терсоффом в 1988 году,[1][2] на основе работ Абелла.[3] Модель Терсоффа может описывать одиночные, двойные и тройные энергии связи в углеродных структурах, таких как углеводороды и алмазы. Значительный шаг был сделан Бреннером в 1990 году.[4] [5] он расширил потенциальную функцию Терсоффа до радикальных и сопряженных углеводородных связей, введя два дополнительных члена в функцию порядка связей.

По сравнению с классическим первым принципом и полуэмпирическим подходом модель REBO менее трудоемка, так как рассматривались только взаимодействия 1-го и 2-го ближайших соседей. Это преимущество вычислительной эффективности особенно полезно для крупномасштабного атомного моделирования (от 1000 до 1000000 атомов).[6] В последние годы модель REBO широко используется в исследованиях механических и тепловых свойств углеродных нанотрубок.[7][8]

Несмотря на многочисленные успешные применения потенциальной функции Ребо первого поколения, сообщается о ее нескольких недостатках. Например, его форма носит слишком ограничительный характер, чтобы одновременно учитывать равновесные расстояния, энергии и силовые константы для всех типов С-С связей; возможность моделирования процессов с участием энергетических атомных столкновений ограничено, потому что при уменьшении межатомного расстояния оба терма Морзе-типа стремятся к финитным значениям, и пренебрежение отдельными Пи-связями приводит к проблемам с образованием радикалов и плохим отношением сопряженности.[9][10]

Для преодоления этих недостатков Стюарт и другие предложили расширить потенциал Бреннера.[10] Создан адаптивный межмолекулярный потенциал реактивной эмпирической связи (AIREBO), в котором одновременно отталкивающее и привлекательное парного взаимодействия функций в REBO изменяются, чтобы соответствовать свойствам связей, и включить взаимодействия дальнего порядка атомов и колебательные связи. Модель AIREBO была использована в недавних исследованиях используя численные методы.[11][12]